Un equip de la UB identifica un nou orgànul bioenergètic en les plantes
L’estudi, destacat per la revista “Plant Physiology”, revela que el cromoplast és un orgànul cel·lular capaç de sintetitzar ATP com el mitocondri i el cloroplast
Sempre s’havia pensat que els mitocondris i els cloroplasts eren els únics components de la cèl·lula vegetal capaços de produir energia química. Però un altre orgànul cel·lular, el cromoplast, també té capacitat de sintetitzar energia per al seu metabolisme, segons conclou un article de la revista americana Plant Physiology signat pels investigadors Joaquín Azcón Bieto i Marta Renato, del Departament de Biologia Vegetal de la UB, i Albert Boronat i Irini Pateraki, del Departament de Bioquímica i Biologia Molecular de la UB i del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG).
El cromoplast és un orgànul cel·lular típic dels vegetals que es caracteritza pel fet d’acumular carotenoides, els pigments que confereixen la típica coloració groga, taronja o vermella a moltes flors, arrels i fruits. A banda del seu paper en la síntesi de carotenoides, és un orgànul metabòlicament molt actiu que participa en diferents processos biosintètics durant la maduració dels fruits. Segons l’estudi de Plant Physiology, el cromoplast també és capaç de produir energia química —és a dir, sintetitzar molècules de trifosfat d’adenosina (ATP)— mitjançant un procés respiratori denominat cromorespiració.
Energia química: mitocondri, cloroplast i també cromoplast
Fins ara, es pensava que l’energia que necessitava el cromoplast venia del mitocondri. Però el nou treball, que està destacat a la secció On the Inside de la revista Plant Physiology,revela que el cromoplast és el tercer orgànul cel·lular amb capacitat bioenergètica pròpia en les cèl·lules vegetals.
Tal com explica el catedràtic Joaquín Azcón Bieto, «la cromorespiració o activitat respiratòria en els cromoplasts és un procés de síntesi de l’ATP de tipus quimiosmòtic. És a dir, un procés de membrana basat en una cadena respiratòria que crea un gradient de potencial electroquímic de protons i s’acobla a la síntesi de l’ATP com en els mitocondris i els cloroplasts».
Tradicionalment, el cromoplast es considerava un component cel·lular de caràcter senescent, però no és així. En treballs anteriors, l’equip de la UB havia descrit de quina manera els cromoplasts podien sintetitzar lípids sense l’entrada d’ATP extern. «El cromoplast —segons assenyala el catedràtic Albert Boronat— és un orgànul que deriva dels cloroplasts; no té capacitat fotosintètica però metabòlicament és molt actiu i encara no se’n coneixen bé totes les funcions». En aquest treball, es relaciona per primer cop el mecanisme de síntesi de l’ATP amb un procés respiratori complet a l’interior d’aquest orgànul.
Cromoplasts: màxim d’activitat durant la maduració del fruit
Els cromoplasts abunden en fruits com ara el tomàquet, el pebrot i els cítrics. En l’estudi, els experts de la UB han estudiat el procés de maduració del tomàquet (Solanum lycopersicum), moment en què l’activitat metabòlica dels cromoplasts es dispara. Durant la maduració del tomàquet, la producció energètica (ATP) en els cromoplasts va dirigida a elaborar molècules pròpies (carotenoides com ara el licopè i el betacarotè, aromes, etc.) per millorar les propietats qualitatives del fruit. En el pebrot vermell també s’han trobat indicis que els cromoplasts són actius en la producció d’energia pròpia.
Tot i els elements comuns amb mitocondris i cloroplasts, el procés de síntesi de l’ATP en cromoplasts té també característiques pròpies. Tal com explica la investigadora de la UB Marta Renato, primera autora de l’article i també membre del CRAG, «en el cromoplast, hi ha un canvi en una subunitat reguladora de l’ATP sintasa, que és l’enzim que catalitza la síntesi de l’ATP. En el cas del cloroplast, que té capacitat fotosintètica, l’ATP sintasa s’inactiva amb la foscor. En el cromoplast, aquest enzim sempre està actiu, i tot apunta que això és possible gràcies al canvi en aquesta subunitat».
Una mirada evolutiva al món dels cianobacteris
En els cromoplasts, els autors també han identificat la presència del citocrom c6, un component típic dels cianobacteris. Per Marta Renato, «aquesta descoberta obre una interessant visió evolutiva perquè els cianobacteris són l’origen dels plastidis (cloroplasts, cromoplasts, etc.), i poden fer tant la fotosíntesi com la respiració». «En la nostra recerca —destaca l’experta—, hem vist que a la cadena respiratòria dels cromoplasts, com a mínim, s’ha recuperat un element que forma part de la maquinària respiratòria dels cianobacteris».
L’equip de la UB ha aplicat en aquest treball un protocol de referència per aïllar cromoplasts i mesurar la producció d’ATP, una metodologia de referència que han publicat en un article recent a la revista digital Bio-protocol (2014).♦
Marta Renato, Irini Pateraki, Albert Boronat, Joaquín Azcón Bieto. «Tomato fruit chromoplasts behave as respiratory bioenergetic organelles during ripening». Plant Physiology, octubre de 2014. Doi: 10.1104/pp.114.243931
Irini Pateraki, Marta Renato, Joaquín Azcón Bieto, Albert Boronat.«An ATP synthase harboring an atypical γ-subunit is involved in ATP synthesis in tomato fruit chromoplasts». The Plant Journal, gener de 2013. Doi: 10.1111/tpj.12109
Fotografia: Els investigadors Marta Renato, Joaquín Azcón Bieto i Albert Boronat.
