IRNASA estuda os cloroplastos, orgânulos essenciais à fotossíntese

José Pichel Andrés/DICYT Uma equipe do Instituto de Recursos Naturais e Agrobiologia de Salamanca (IRNASA) está estudando o funcionamento dos cloroplastos, orgânulos das células vegetais responsáveis pela fotossíntese. Particularmente, os pesquisadores querem saber o que acontece nas situações de estresse lumínico, ou seja, quando as plantas têm que suportar muita luz, o que repercute em espécies reativas ao oxigênio e, portanto, no que se conhece como estresse oxidativo. Este processo acontece também em outros organismos, incluídos os animais, de modo que, ainda que se trate de uma pesquisa básica, está muito relacionada com estudos atuais do campo da Medicina.

“As plantas, diferentemente dos animais, não podem mover-se, de modo que devem agüentar todo tipo de condições ambientais: calor, frio, chuva, seca, ausência de nutrientes, estresse salino ou inundações”, comenta a cientista Mónica Balsera, responsável por esta linha de pesquisa. “Quando há um excesso de luz, um animal pode ir para sombra, mas uma planta tem que se adaptar a mudanças radicais entre o dia e a noite, ou entre o inverno e o verão”, agrega em declarações a DiCYT.

Durante sua evolução, as plantas foram capazes de desenvolver uma série de mecanismos de defesa que fazem com que suportem condições ambientais extremas. Neste sentido, “nós estudamos o estresse fotooxidativo derivado de condições de alta intensidade lumínica, tentamos entender como a planta é capaz de suportar condições de luz alta”, comenta a cientista do IRNASA, centro de Conselho Superior de Investigações Científicas (CSIC).

Quando há um estresse lumínico, gera-se uma grande quantidade de espécies reativas de oxigênio que afetarão as proteínas do cloroplasto que, por sua vez, comunicam-se com o resto da célula através do que se conhece como rotas de sinalização. “Queremos entender quais são essas proteínas, como detectam estes sinas e transmitem informação ao resto da célula”, explica Mónica Balsera. Ainda que a equipe que dirige apenas trabalhe há dois anos, “ao longo deste ano teremos resultados promissores”, assegura.

Ferramentas

Para desenvolver seu trabalho o grupo utiliza ferramentas de Biologia molecular, Bioquímica de proteínas, Biologia estrutural, Bioinformática e Genômica de plantas. “Tentamos combinar todas estas metodologias para entender como funciona o cloroplasto no Arabidopsis thaliana, isso é, na planta modelo mais utilizada na pesquisa. Nela se modificam os genes para obter plantas mutantes, e compará-las com a original, e assim analisar “quais proteínas específicas do cloroplasto mudaram sua expressão em condiçoes de estresse lumínico”. Este trabalho está sendo realizado em colaboração com cientistas da Suécia.

Ademais, este estudo pode permitir “encontrar padrões moleculares que permitam obter plantas capazes de suportar excessiva intensidade lumínica”, algo que poderia ser importante em face do aquecimento global que já está acontecendo. Esta possibilidade implica conhecer as funções dos genes e proteínas e abrirá grandes possibilidades biotecnológicas.

Espécies reativas de oxigênio

Por outro lado, um excesso de luz e, portanto, um excesso de energia, faz com que o oxigênio molecular se transforme em uma espécie reativa de oxigênio capaz de danificar proteínas essenciais para o organismo vegetal, mediante reações de óxido-redução (o que se conhece também como reação redox), mas este aspecto não só tem implicações na planta, mas também para muitos outros organismos, de modo que esta linha de pesquisa pode se conectar com outras muito diferentes.

“As espécies reativas de oxigênio estão sendo muito estudadas na Medicina, porque estão relacionadas com alguns processos de câncer e envelhecimento. Estudar como essas espécies reativas de oxigênio funcionam em outros organismos, como as plantas, permite desenvolver novas idéias e hipóteses que podem ser transferidas a outros organismos”, comenta a pesquisadora.

Por isso, não é de se estranhar que este grupo colabore com o de José María Pereda, no Centro de Investigação do Câncer (CIC), além de outros pesquisadores que estão mais próximos a sua linha de pesquisa, como Óscar Lorenzo, do Centro Hispanoluso de Investigações Agrárias (Ciale). No entanto, o estudo da regulação redox também o levou a colaborar internacionalmente com as universidades da Califórnia, em Berkeley Virgina Tech, nos Estados Unidos, porque “estes processos de regulação redox existem em mamíferos, bactérias e arqueas”.

À procura de uma fotossíntese artificial

Ainda que esteja longe de sua linha de pesquisa, Mónica Balsera explica que uma das contribuições deste tipo de estudos é avançar na compreensão total da fotossíntese e que conseguí-lo, a longo prazo, poderia permitir controlá-la de modo artificial, com todas as possibilidades que isto abriria.

A fotossíntese é o processo através do qual as plantas convertem a matéria inorgânica em matéria orgânica mediante a luz, a água e o CO2, e que dá como resultado o oxigênio que precisamos para respirar e a fixação do carbono que permite o desenvolvimento das plantas e, portanto, nossa alimentação, já que alguns animais não comem as plantas e o seres humanos e outros animais, plantas e animais.

“É um processo limpo, porque consiste em receber água e luz e gerar oxigênio molecular”, comenta. “Controlar a fotossíntese representaria ter uma fonte de energia limpa e inesgotável”, e isso é o que querem “in vitro” muitos grupos de pesquisa, ainda que seja muito difícil, já que as plantas o conseguiram após uma longa evolução. Do ponto de vista científico, representaria um desafio que mescla Química orgânica e inorgânica para conseguir oxidar a água, por exemplo, processo “muito difícil que as plantas conseguem simplesmente utilizando luz como catalisador”.