Biosíntesis y función de los carotenos en Rhodopseudomonas capsulata

• Autores: Scolnik, Pablo A.
• Año de publicación: 1980
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Marrs, Barry L.
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Como parte de un proyecto de largo alcance destinado a elucidar la genetica molecular del aparato fotosintético de la bacteria Rhodonseudomonas capsulata, hemos estudiado la biosíntesis y la función de los carotenos de ese organinsmo. Los carotenos son polienos con cuarenta atomos de carbono, cuya función es proteger a las celulas de la destructiva combinación de oxígeno y luz; y tambien actúan como pigmentos fotorreccptores. En combinación con proteinas específicas y clorofila, forman el aparato fotosíntético de Rhodopseudomonas capsulata, que esta contenido en invaginaciones de la membrana plasmática. Para estudiar el "pathway" metabolico, utilizamos cepas mutantes con bloqueos geneticos en etapas sucesivas de la biosíntesis de estos compuestos. Los carotenos acumulados por cada mutante fueron analizados por cromatografía, derivatización, análisis quimicos y espectrometría visible y de masa. En base a los resultados obtenidos, describimos una nueva region genetica, crt F, que codifica la síntesis de una enzima que metila el C-l de los carotenos. Un compuesto que no habia sido descripto previamente, demetilesferoidenona, fue identificado en células de cepas mutantes cultivadas en presencia de oxígeno. Tambien describimos un caroteno, metoxyneurosporeno, cuya existencia habia sido solamente sugerida. Hemos encontrado que este es el caroteno que se une especificamente a los centros de reacción de Rhodopseudomonas sphaeroides. Esto corrige una identificacion equivocada por otros autores. En esta Tesis presentamos un diagrama metabolico para la biosíntesis de los carotenos en Rhodopseudomonas capsulata , identificando los genes y los productos que estan involucrados. Terminado el "pathway" biosintático, estudiamos los espectros de fluorescencia de los carotenos unidos al sistema fotorrecoptor I (LH-I) o el sistema fotorreceptor II (LH-II), usando mutantes con sistemas antena modificados. La conclusión es que los carotenos con nueve o diez doble ligaduras pueden transmitir energia a la clorofila de los sistemas LH-I o LH-II con un 80% de eficiencia. Este es el primer estudio realizado acerca de las propiedades fotorreceptoras de los carotenos asociados con el complejo LH-I , y tambien el primero acerca de la eficiencia de los carotenos nonaenos como pigmentos fotorreceptores. Utilizando las mismas mutantes, estudiamos las propiedades fotoprotectoras de los carotenos asociados con ambos sistemas antena. Hemos descubierto que los carotenos del LH-I protegen a las celulas de los efectos fotodinámicos que pueden ocurrir "en vivo". Encontramos, usando espectrometría con un rayo laser, que el mecanismo de esta proteccion en los complejos antena LH-I, es a través de "valvulas triples". Este mecanismo consiste en la eliminación de los estados triples de la clorófila por los carotenos, los que, de esta manera, previenen la formación de los radicales libres oxígeno (oxígeno en estado simple), que potencialmente pueden destruir la celula. Hemos encontrado el mismo mecanismo en el sistema LH-II y en los centros de reacción, confirmando de esta manera lo que habia sido descripto en especies relacionadas, por otros autores. Las proporciones en las cuales se sintetizan los sistemas LH-I y LH-II dependen de varios factores ecológicos, pero las conclusiones de este estudio indican que, en cualquier caso, los carotenos actuan eficientemente como pigmentos fotorreceptores, y protegen a las celulas de posibles daños fotodinamicoe a través de "valvulas friples".
Fil: Scolnik, Pablo A.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.