Redox regulation of photosynthetic metabolism in chloroplasts of Arabidopsis thaliana

Description

La regulación redox basada en intercambio disulfuro-ditiol es un mecanismo regulatorio universal que afecta a la conformación y actividad de las proteínas. En organismos heterótrofos, la regulación redox se lleva a cabo mediante un sistema de dos componentes, tioredoxina (Trx) y NADPH tioredoxina reductasa (NTR), el denominado sistema NTR/Trx. Por el contrario, la regulación redox en los cloroplastos de plantas muestra una mayor complejidad. Además de un número elevado de tioredoxinas, alrededor de 20 en el cloroplasto de Arabidopsis thaliana, este orgánulo posee dos sistemas de regulación redox: la vía clásica, donde la ferredoxina (Fd), reducida fotosintéticamente, reduce el set de Trxs del cloroplasto por medio de la actividad de una Fd Trx reductasa (FTR), conocido como sistema FTR/Trx; y el sistema NTRC, enzima que presenta un dominio NTR y un dominio Trx en el mismo polipéptido, y que utiliza el poder reductor del NADPH. En esta tesis doctoral se ha llevado a cabo una serie de aproximaciones genéticas, fisiológicas y bioquímicas, para abordar el estudio de la relación funcional que existe entre ambos sistemas redox, así como su implicación en la regulación de enzimas del cloroplasto, y el impacto de estos sistemas en el desarrollo de la planta. A lo largo de este trabajo, se ha descrito que NTRC es esencial para la actividad de Trxs con funciones diferentes, como la Trx x o la Trx f. También hemos demostrado el papel clave de NTRC en la regulación redox del cloroplasto, siendo crítico durante los primeros estadíos del desarrollo de la planta. Previamente ha sido descrito que NTRC es la principal enzima reguladora de la 2-cisteina peroxiredoxina (2-Cys Prx), enzima capaz de reducir el peróxido de hidrógeno a agua. En esta tesis se ha determinado el papel clave que juegan las 2-Cys Prxs en la homeostasis redox del cloroplasto, integrando las actividades de los sistemas FTR/Trx y NTRC. Aunque se conocen bien los mecanismos moleculares del proceso de reducción de las enzimas del cloroplasto durante el día, se desconoce cómo se produce la oxidación de estas enzimas durante la oscuridad. En esta tesis se ha elucidado el papel clave que las 2-Cys Prxs juegan en este proceso, siendo el peróxido de hidrógeno el aceptor final de electrones.

Abstract

En la tesis existe un contrato de cesión de derechos que afecta a los capítulos 1, 2, 3, 4 y 5

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Premio Extraordinario de Doctorado US

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