El papel del citocromo c en la regulación del metabolismo energético y el desarrollo en plantas

Abstract

El citocromo c (CYTC) es una hemo proteína localizada en el espacio intermembrana de la mitocondria donde cataliza la transferencia de electrones entre los complejos III y IV de la cadema de transporte de electrones mitocondrial. En este trabajo de Tesis, se analizó el impacto de una alteración de los niveles de CYTC en los patrones de crecimiento y desarrollo de la planta modelo Arabidopsis thaliana. Plantas mutantes con niveles reducidos de CYTC presentaron un retraso en el crecimiento vegetativo, un retraso en la floración y una acumulación de almidón y azúcares solubles. El tratamiento con giberelinas (GA) revirtió el retraso en el desarrollo de estas líneas y redujo la acumulación de glucosa. La deficiencia de CYTC provocó una disminución de algunas GA activas y una acumulación de proteínas DELLA, que actúan como reguladores negativos de la respuesta a la hormona. Por otra parte, nos enfocamos en la etapa de germinación, donde se observó que la alteración de los niveles de CYTC impacta en la velocidad de germinación en Arabidopsis afectando la respiración mitocondrial, la producción de ATP y la homeostasis del ácido abscísico (ABA). Nuestros resultados sugieren que el CYTC permite conectar el metabolismo mitocondrial, el metabolismo de los hidratos de carbono y las vías hormonales para regular distintos aspectos del desarrollo vegetal. Finalmente, fue posible demostrar que la expresión de CYTC en meristemas y células en división es crucial para asegurar el correcto crecimiento vegetal.

Cytochrome c (CYTc) is a heme protein located in the mitochondrial intermembrane space required for electron transfer between complexes III and IV of the mitochondrial respiratory chain. We studied the effect of reducing CYTc levels on plant growth and development. Double mutants with reduced CYTc levels are smaller, reach flowering time several days later than wild-type plants, although with the same number of leaves, and accumulate higher levels of starch and glucose during the day. Treatment with gibberellins (GAs) abolishes the delay in flowering and reduces glucose accumulation in the mutants. Plants with reduced CYTc levels also contain lower levels of some active GA and higher levels of DELLA proteins which are repressors of GA responses. We additionally focused on germination and observed that altered CYTc levels impact on germination rate, differentially affecting mitochondrial respiration, ATP production and abscisic acid (ABA) homeosthasis. We propose that, through mitochondrial respiration, CYTc establishes a link between energetic metabolism and hormonal pathways to modulate different aspects of plant growth and development. Finally, we observed that the expression of CYTC-1 in the shoot apical meristem and proliferating cells is crucial to ensure optimal plant growth and development. The role of CYTC-1 in meristems would be linked in part to mitochondrial respiratory activity, which is essential to promote cell differentiation and tissue development.