Tres investigadoras de la Universidad de Huelva, la catedrática de Bioquímica y Biología Molecular Dra. Rosa María León, la investigadora posdoctoral Dra. Patricia Gómez Villegas, y la Dra. Ana María Molina, pertenecientes a la Unidad de Mejora Genética de Organismos Fotosintéticos del RENSMA (Centro de Investigación en Recursos Naturales, Salud y Medio Ambiente), y expertas en el campo de la biotecnología de microalgas y carotenoides, forman parte del equipo de investigación internacional, que desvela el papel de los pigmentos carotenoides como “antenas en la captación de luz y su transformación en energía en los océanos y aguas continentales”.
Se trata de un estudio revelador acerca del papel de los carotenoides como antenas secundarias para captar la energía luminosa y transferirla a unas proteínas especiales, denominadas rodopsinas, que la convierten en energía química.
Estas rodopsinas actúan como pequeñas celdas fotovoltaicas captando, gracias a una pequeña molécula denominada retinal, la energía del Sol y utilizándola para bombear protones u otros iones, y en último término transformarla en energía química. Aunque las rodopsinas se conocen desde hace tiempo -de hecho, están relacionadas con las rodopsinas tipo II responsables de la visión en animales- en los últimos años se ha descubierto que están presentes en casi todos los dominios de la vida y que son particularmente abundantes en las bacterias de las aguas superficiales oceánicas y continentales.
Hasta la fecha, sólo se conocía una rodopsina que utilizaba un carotenoide como antena secundaria, la de la bacteria halófila Salinibacter, aislada de las salinas de Santa Pola en Alicante. Pero el artículo, denominado ‘Phototrophy by antenna-containing rhodopsin pumps in aquatic environments’ (‘Fototrofía por bombas de rodopsina que contienen carotenoides antena en los ambientes acuáticos’), que se publicará en el próximo número -16 Marzo 2023- de la revista NATURE.
Este estudio revela que la presencia de estas segundas antenas en las rodopsinas, lejos de ser un hecho excepcional o exclusivo de ambientes extremos, está muy generalizada. Prácticamente la mitad de las bacterias acuáticas tienen rodopsinas y un gran porcentaje de ellas podrían tener un carotenoide como antena auxiliar secundaria, que capta la luz y se la transmite al retinal, según el estudio.
El equipo, en el que participan, además de las investigadoras de Huelva, investigadores israelitas y japoneses, describe por primera vez que los abundantes carotenoides hidroxilados luteína y la zeaxantina pueden actuar como antenas secundarías de la rodopsinas, incrementando el rango de frecuencias de luz que estas pueden captar, y evidenciando la importancia que estos pigmentos-antenas pueden tener en la captación de luz basada en rodopsinas y en los flujos de energía en las aguas oceánicas y continentales.
Sistemas para captar luz de los investigadores
Según nos indica la Dra León, solo se conocen dos tipos sistemas que pueden captar la luz y transformarla en energía química, los basados en las clorofilas, a través de la fotosíntesis, o los basados en rodopsinas con retinal, asistidos en muchos casos por carotenoides. En los micoorganismos acuáticos esta segunda vía puede ser incluso superior a la de la fotosíntesis, revelando la necesidad de estudiar más a fondo este tipo de metabolismo, que puede cambiar los paradigmas de flujo de energía en la naturaleza y tener gran importancia en la ecología marina.
La doctora León indica que, además de este trabajo, la Unidad de Mejora Genética de Organismos fotosintéticos del centro RENSMA, dirigida por el Dr. Javier Vigara y por propia la Dra. León, lleva a cabo otras investigadoras vanguardistas en el campo de la fitoremediación y de la manipulación genética de microalgas, en las que participan los Dres. Antonio León Vaz y Rocío Rengel, respectivamente.
Enlace al artículo de NATURE – https://www.nature.com/articles/s41586-023-05774-6
