Nova pesquisa da Universidade de Oxford, publicado recentemente no jornal eLife , lança uma nova luz sobre os cloroplastos das plantas, e as proteínas dentro deles. A regulação das proteínas do cloroplasto é importante para o desenvolvimento das plantas e aclimatação ao estresse e é cada vez mais significativa como plantas, incluindo nossas colheitas básicas, trigo, arroz, cevada - estão tendo que responder às mudanças em nossos ambientes.

"À medida que o planeta aquece, será cada vez mais urgente compreender a base molecular da tolerância das plantas ao estresse. Este estudo revelou outra camada de complexidade dentro dos sistemas que as plantas usam para controlar seus cloroplastos. "Professor Paul Jarvis

Estima-se que as safras 'estressadas' - devido à mudança dos padrões climáticos, seca, inundações e temperaturas extremas - podem reduzir a produção em até 70%, que terá um impacto devastador em nossa capacidade de alimentar o mundo.

Tornou-se cada vez mais urgente desenvolver variedades de cultivo melhoradas - plantas com maior valor nutricional ou resiliência a ambientes adversos - e a chave para esse desenvolvimento será nossa compreensão da base molecular da tolerância de plantas ao estresse.

Todas as plantas verdes crescem convertendo a energia da luz em energia química por meio de um processo conhecido como fotossíntese. A fotossíntese ocorre em compartimentos especializados de células vegetais conhecidas como cloroplastos. Os cloroplastos requerem milhares de proteínas diferentes para funcionar, e estes são importados para o cloroplasto por meio de um maquinário especializado conhecido como complexo TOC. O complexo TOC é, em si, feito de proteínas.

Estudos recentes revelaram que o complexo TOC é rapidamente destruído quando as plantas encontram estresse ambiental - isso protege as células da planta de danos ao limitar a fotossíntese, que pode gerar subprodutos tóxicos sob condições adversas. Este processo foi denominado CHLORAD, para "degradação de proteína associada ao cloroplasto".

No CHLORAD, o complexo TOC é primeiro marcado com uma pequena proteína chamada ubiquitina. Esta 'ubiquitinação' promove a destruição do complexo, e, assim, suprime a importação de proteínas do cloroplasto, fotossíntese, e a produção de subprodutos tóxicos.

Neste estudo, pesquisadores perguntaram se o complexo TOC também é SUMOilado - SUMO é outra pequena marca semelhante à ubiquitina - e, se então, qual é a função de TOC SUMOylation. Os pesquisadores descobriram que o complexo TOC é de fato SUMOilado, e que a SUMOilação de TOC também desencadeia a destruição do complexo de TOC e é importante para o crescimento e desenvolvimento da planta. Esses resultados são intrigantes, pois indicam que a ação SUMO é muito semelhante à do CHLORAD, nesse contexto.

Na verdade, a semelhança observada com o CHLORAD implica que a SUMOilação regula a atividade da via do CHLORAD. Isso é particularmente interessante, já que a SUMOilação é conhecida por ser induzida por várias formas de estresse ambiental e é um fator-chave na aclimatação das plantas.

“Foi notável quando o papel da ubiquitinação, e CHLORAD, foi descoberto alguns anos atrás, e essa nova função do SUMO só aumenta a intriga. "Professor Paul Jarvis

Com base nessas descobertas, os pesquisadores estão explorando atualmente como o caminho do CHLORAD pode ser manipulado para melhorar o desempenho da cultura. Melhor compreensão da regulação da importação de proteínas do cloroplasto e / ou a via do CHLORAD, entregue como resultado das novas descobertas relatadas aqui, ajudará a orientar esses esforços.