Las plantas pueden percibir y recibir la luz en un amplio espectro. Estas disponen de una variedad de receptores dedicados que pueden sentir casi todas las longitudes de onda. Uno de ellos son los fotorreceptores de luz azul llamados criptocromos. Cuando el criptocromo detecta un fotón entrante, reacciona de una manera que desencadena una respuesta fisiológica única.
Los criptocromos probablemente aparecieron hace miles de millones de años con las primeras bacterias vivas y son muy similares en bacterias, plantas y animales. Tenemos criptocromos en nuestros propios ojos, donde están involucrados en el mantenimiento de nuestro reloj circadiano. En las plantas, los criptocromos vegetales gobiernan una variedad de procesos críticos relacionados con el crecimiento y el desarrollo, incluyendo la germinación de semillas, el tiempo de floración y el arrastre del reloj circadiano. Sin embargo, la fotoquímica, la regulación y los cambios estructurales inducidos por la luz siguen sin estar claros.
En un nuevo estudio, publicado recientemente en Nature Communications Biology, determinó la estructura cristalina de parte del receptor de luz azul, criptocromo-2, en la planta modelo Arabidopsis thaliana. Los investigadores del laboratorio del profesor Nitzan Shabek’s de la Universidad de California, encontraron que la parte de detección de luz de la molécula cambia su estructura cuando reacciona con partículas de luz, pasando de una sola unidad a una estructura hecha de cuatro unidades unidas entre sí, o tetrámero.
«Este proceso de reordenamiento, llamado oligomerización fotoinducida, también es muy intrigante porque ciertos elementos dentro de la proteína sufren cambios cuando se exponen a la luz azul. Nuestra estructura molecular sugiere que estos cambios inducidos por la luz liberan reguladores transcripcionales que controlan la expresión de genes específicos en las plantas», dijo Shabek.
Los investigadores pudieron elaborar la estructura del criptocromo-2 con la ayuda de la instalación avanzada de rayos X de fuente de luz en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
«Este trabajo es parte de nuestros objetivos a largo plazo para entender los mecanismos de detección en las plantas. Estamos interesados en las percepciones hormonales, así como en las vías de señalización de luz», explica Shabek.
El equipo resolvió por primera vez la estructura cristalina del receptor de luz azul hace dos años, utilizando cristalografía de rayos X y enfoques bioquímicos. Con los recientes avances en ciencias vegetales y biología estructural, pudieron actualizar el modelo y revelar la pieza faltante del rompecabezas, ampliando aún más la comprensión de los mecanismos moleculares de fotosensación de las plantas al revelar y analizar los distintos cambios estructurales entre los estados tetraméricos fotoactivos y los estados monoméricos inactivos de los criptocromos.
Créditos de imagen: Nitzan Shabek
