Com actua la vitamina E per protegir les plantes en condicions ambientals extremes?

La vitamina E és un potent antioxidant que podria actuar com un sentinella  en els vegetals, enviant senyals moleculars des del cloroplast —un orgànul cel·lular— fins al nucli. Així es desprèn d’un article publicat a la revista Trends in Plant Science pels experts Sergi Munné-Bosch i Paula Muñoz, de la Facultat de Biologia i de l'Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la UB. Aquest flux d’informació fins al nucli cel·lular —la senyalització retrògrada— és un mecanisme molecular que facilitaria la resposta adaptativa de les plantes davant situacions d’estrès fisiològic (salinitat, falta de nutrients, sequera, senescència, etc.).

Una via de comunicació del cloroplast al nucli cel·lular

La vitamina E aplega un grup de molècules d’origen natural —tocoferols i tocotrienols— sintetitzades per organismes fotosintètics i amb un paper fonamental en el metabolisme de les plantes i també dels animals. Aquestes molècules, amb una estructura química i funció força similars, es diferencien en la seva distribució i localització: mentre que els tocoferols es distribueixen de manera global en el regne vegetal, els tocotrienols s’acumulen només en algunes espècies i òrgans, i es consideren metabòlits secundaris.

El nou treball destaca el rol biològic de la vitamina E en el procés de comunicació cel·lular del cloroplast fins al nucli cel·lular. «El paper de la vitamina E seria donar senyals del cloroplast al nucli per realitzar una reprogramació cel·lular a escala molecular i desencadenar respostes adequades a diverses situacions d’estrès. Aquest flux d’informació fins al nucli cel·lular també seria decisiu per regular aspectes clau del desenvolupament dels vegetals, com ara la senescència d’òrgans (fulles, flors) o la maduració dels fruits», detalla Sergi Munné-Bosch, professor del Departament de Biologia Evolutiva, Ecologia i Ciències Ambientals i ICREA Acadèmia.

La ruta de degradació de les clorofil·les

Les vies de síntesi de la vitamina E més ben caracteritzades fins ara combinen dues rutes: la del metileritritol fosfat, que dona origen al fitil o al geranilgeranil en l’estructura química dels tocoferols o tocotrienols, respectivament, i la de l’àcid xiquímic, que produeix l’àcid homogentísic —i posteriorment l’anell cromanol— en els dos antioxidants.

Tal com destaca l’article, hi ha també una altra via de síntesi de la vitamina E a partir de la degradació de les clorofil·les. «Aquesta és una ruta de gran importància biològica en el món vegetal, i com a resultat es produeix un compost químic —el fitol— que finalment permetria obtenir el fitil sense la participació del metileritritol difosfat», apunten els autors del treball.

La nova ruta és possible quan s’activen dos enzims amb activitat cinasa —VTE5 i VTE6— que faciliten la conversió de fitol a fitil difosfat i, per tant, l’entrada d’aquesta molècula precursora a la ruta de biosíntesi dels tocoferols. «Encara sabem molt poc sobre com està regulada aquesta ruta biosintètica alternativa, però se sap que actua en processos d’estrès i de senescència lligats a una degradació molt activa de clorofil·les», apunta Sergi Munné-Bosch, que és cap del Grup de Recerca ANTIOXde la UB.

Vitamina E: de la recerca bàsica a la millora de la producció agrícola

La vitamina E participa en processos fisiològics relacionats amb el creixement, la fotoprotecció, el temps de floració, la longevitat o la senescència en vegetals. «És un factor essencial per a la protecció dels teixits fotosintètics i no fotosintètics. En cas de deficiència de vitamina E, els efectes sobre les plantes poden ser majors o menors segons l’espècie considerada, l’òrgan estudiat i, sobretot, les condicions en què es realitzi l’experiment si estem en el marc d’un treball investigador. En general, com més gran sigui l’estrès a què està sotmès la planta, més gran serà l’efecte observat».

Comprendre millor quin és el paper de la vitamina E en teixits no fotosintètics de les plantes —arrels, nòduls de lleguminoses, teixits de reserva, algunes flors i diversos tipus de fruits— és una de les futures línies de treball del Grup de Recerca ANTIOX de la UB, que també abordarà noves recerques en l’àmbit de la biotecnologia, l’alimentació i l’ecofisiologia.

«Totes aquestes descobertes són rellevants no només per a la biologia fonamental sinó també per a la biotecnologia, ja que permetran modificar aspectes tan importants com la maduració de fruits o la longevitat de les flors, tant abans de la collita com en processos postcollita», conclouen els autors.

Font: Comunicació UB