Pubblicato su The Plant Cell lo studio che chiarisce il ruolo delle proteine antenna nell’organizzazione dei tilacoidi

Nei libri di biologia cellulare abbiamo imparato che i cloroplasti sono la sede della fotosintesi e che, al loro interno, un sistema di membrane chiamate tilacoidi ospita i fotosistemi, i complessi proteici che convertono l’energia della luce in energia chimica.

Da tempo sappiamo che i tilacoidi non sono organizzati in modo casuale, anzi formano domini ben distinti: i grana, cioè regioni di membrane impilate, e le lamelle stromatiche, che collegano tra loro i grana. Sappiamo inoltre che esiste una cosiddetta eterogeneità laterale: il Fotosistema II si trova nei grana, mentre il Fotosistema I è localizzato soprattutto nelle lamelle stromatiche.

Le basi strutturali e funzionali di questa separazione sono state a lungo ipotizzate, ma non ancora dimostrate in modo completo.

In un lavoro recentemente pubblicato su The Plant Cell, il Laboratorio di Fotosintesi e Bioenergie ha mostrato che le proteine antenna del Fotosistema II svolgono un ruolo chiave nell’organizzazione dei tilacoidi. Queste proteine promuovono la formazione dei grana, agendo come una sorta di “colla molecolare”, e sono fondamentali per mantenere separati i fotosistemi nei rispettivi domini.

I risultati dello studio indicano che questa separazione ha un’importante funzione fisiologica: permette di ottimizzare il flusso di elettroni indotto dalla luce. L’organizzazione in grana e lamelle stromatiche impedisce infatti che i fotosistemi si mescolino, evitando la formazione di veri e propri “cortocircuiti” nel trasporto elettronico.

Nei mutanti privi delle proteine antenna, questi cortocircuiti diventano molto più frequenti e compromettono in modo significativo la produzione di ATP e NADPH, le molecole energetiche fondamentali per il metabolismo cellulare. Di conseguenza, anche la crescita della pianta risulta fortemente ridotta.

In sintesi, lo studio dimostra che l’architettura interna dei cloroplasti non è un semplice dettaglio morfologico: è un elemento essenziale per il corretto funzionamento della fotosintesi.

Queste scoperte potrebbero offrire nuove opportunità per migliorare le colture agricole. Per aumentarne la produttività, sarà infatti importante rendere più efficiente il trasporto degli elettroni durante la fotosintesi e ridurre al minimo i possibili “cortocircuiti” che ne limitano il rendimento.

Lo studio è stato condotto presso l’Università di Verona da Zeno Guardini, Rodrigo L. Gomez, Roberto Bassi e Luca Dall’Osto, con il contributo di Petar H. Lambrev e Parveen Akhtar dell’HUN-REN Biological Research Centre, in Ungheria, e di Johannes Stuttmann della Martin Luther University Halle, in Germania.

Link:  Specific Light-harvesting complexes mediate grana stacking and prevent energy spillover between photosystems in plant chloroplasts 

Legenda della figura:
(a) Confronto tra il fenotipo delle piante WT e delle piante mutanti.
(b) Immagini dei cloroplasti ottenute mediante microscopia elettronica a trasmissione.
(c) Analisi del grado di “rimescolamento” tra i due fotosistemi, effettuata mediante spettroscopia di fluorescenza risolta nel tempo.