En model, hvorved planter tilpasser deres fotosyntetiske stofskifte til lysintensiteten

Forskere fra University of Sevilla og Centro Superior de Investigaciones Científicas har foreslået en model, der forklarer den molekylære mekanisme, der bruges af planter til at tilpasse deres fotosyntesemekanisme til lysintensiteten.

Fotosyntese er Jordens primære produktionsproces for organisk materiale og ilt. I løbet af dagen, CO2-fiksering og fotosyntetisk metabolisme forbliver aktiv i plantekloroplaster via en reguleringsmekanisme, hvor redoxsystemer som thioredoxiner (TRX'er) spiller en central rolle. De kloroplastiske TRX'er bruger ferredoxin (Fd) reduceret af den fotosyntetiske strøm af elektroner, forbinder den metaboliske regulering med lyset. Ud over, chloroplasterne har NTRC, et ekstra redoxsystem, udelukkende til fotosyntetiske organismer, hvilken, som forekommer i heterotrofe organismer, bruger NADPH som reducerende effekt.

Fotosyntese genererer uundgåeligt oxidationsmidler såsom hydrogenperoxid, hvilket kan være skadeligt. Af denne grund, kloroplasterne har beskyttende systemer som 2-cys peroxiredoxiner (2CP), hvis aktivitet afhænger af NTRC, og derfor er en antioxidantfunktion blevet foreslået for dette enzym. Imidlertid, senere undersøgelser har vist deltagelse af NTRC i metaboliske processer reguleret af TRX'er, som stivelse og klorofylsyntese. Disse resultater tyder på en dyb indbyrdes sammenhæng mellem redoxsystemer baseret i Fd (TRXs) og NADPH (NTRC) og antioxidanter ved hjælp af en mekanisme med en ukendt molekylær base.

Forfatterne af denne undersøgelse har vist, at funktionen af ​​fotosyntetisk metabolisme og dens tilpasning til uforudsigelige ændringer i lysintensitet afhænger af redoxbalancen af ​​peroxiredoxinerne (2CP), som virker ved at integrere kloroplasternes komplekse redoxreguleringssystemer. Disse resultater, opnået fra modelarten Arabidopsis thaliana, betyde et vigtigt fremskridt i viden om fotosyntese og foreslå nye bioteknologiske tilgange til at øge både den fotosyntetiske hastighed af CO2-fiksering og den deraf følgende produktion af organisk materiale.