Efecto de la expresión de una flavodoxina cianobacteriana en mitocondrias de plantas

Tanto el estrés biótico como el abiótico generan un desbalance entre la producción y la neutralización de las especies reactivas del oxígeno (EROs), generando estrés oxidativo en la célula. En cianobacterias y algas, las respuestas frente al estrés oxidativo generalmente consisten en reemplazar los blancos sensibles al estrés por alternativas isofuncionales que no se vean afectados ante el estrés. Un ejemplo es la flavodoxina (Fld), que reemplaza la ferredoxina (Fd). La Fd es una proteína con centros Fe-S que participa en la cadena transportadora de electrones fotosintética (CTEF) y su expresión disminuye en condiciones de estrés oxidativo. La Fld es isofuncional a la Fd, pero en lugar del centro Fe-S tiene un grupo prostético flavina mono nucleótido (FMN). Acepta electrones del fotosistema I (FSI) y permite que el flujo de electrones se mantenga, además de competir con el O2 en reacciones de reducción y así disminuir la producción de EROs. A pesar de que las algas y cianobacterias son ancestros de las plantas, no se encuentra codificada la Fld en el genoma de estas últimas. Al generar plantas transgénicas que expresaban Fld en cloroplastos, se observó un aumento de la resistencia al estrés biótico, abiótico y xenobiótico, lo que demostró la capacidad de la proteína en complementar la deficiencia de Fd, disminuir la producción de EROs en cloroplastos y reestablecer el flujo de electrones fotosintético. La contribución del metabolismo redox de las mitocondrias vegetales en condiciones de estrés no es muy conocida. Existe una diversificada red metabólica asociada a la actividad de los citocromos P450 (CYP), enzimas oxidorreductasas con centros Fe-S que participan en procesos de síntesis de diversos componentes celulares y están involucrados en la protección frente a condiciones adversas, con actividad antioxidante, así como también en procesos de señalización. El dador de electrones para la reducción de los CYP es una Fd específica de mitocondrias denominada adrenodoxina (ADX). Aunque su estructura es diferente a la de las Fd de cloroplastos, es isofuncional y puede ser sustituida in vitro por la Fld. Por lo tanto, se propone que la complementación con dicha proteína en mitocondrias podría tener un impacto favorable en la tolerancia al estrés. Esta hipótesis es puesta a prueba en este trabajo de Tesina utilizando líneas de Arabidopsis y tabaco que expresan Fld en mitocondrias.