Un estudio internacional liderado por un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha identificado una forma verde de la leghemoglobina, proteína de leguminosas emparentada funcionalmente con la hemoglobina y la mioglobina animal, todas ellas hemoproteínas. La leghemoglobina, que habitualmente es de color rojo, se convierte en verde por la acción de los radicales libres sobre el grupo hemo.
Los radicales libres causan la nitración del hemo (se incorpora un grupo NO2), lo que confiere a la proteína el color verde. Esta leghemoglobina verde aumenta durante el envejecimiento de las plantas. El estudio, publicado en la revista PNAS, abre nuevas posibilidades en la utilización de la proteína como marcador de envejecimiento en leguminosas y en la señalización de estrés.
Biofertilizantes frente a fertilización química
La leghemoglobina es una proteína esencial para la fijación de nitrógeno y está localizada en los nódulos de las leguminosas. Los nódulos son estructuras especializadas en la fijación de nitrógeno y que se originan tras la interacción molecular entre bacterias, denominadas rizobios, y las raíces de la leguminosa. Se establece así una simbiosis, gracias a la cual las leguminosas son capaces de vivir sin añadirles fertilizantes nitrogenados. Por tanto, se habla de ‘biofertilización’, en contraposición a la fertilización química. “Los rizobios fijan el nitrógeno atmosférico en el amonio asimilable por la planta para sintetizar proteínas y otros componentes vitales para las células. A cambio, la planta proporciona a las bacterias azúcares que les aportan la energía necesaria para fijar el nitrógeno”, explica el investigador del CSIC Manuel Becana, de la Estación Experimental Aula Dei.
Esta simbiosis, añade el investigador, juega un papel muy relevante en agricultura, ya que minimiza los problemas medioambientales asociados al exceso de fertilización química y supone un ahorro en la aplicación de fertilizantes.
Radicales libres, envejecimiento y señales moleculares
Los radicales libres forman parte de las denominadas especies reactivas de oxígeno y especies reactivas de nitrógeno (conocidas respectivamente como ROS y RNS, por sus siglas en inglés). “Algunas de estas RNS, como el óxido nítrico, son de gran relevancia en la respuesta al estrés y en otras funciones vitales de plantas y animales. Proteínas verdes similares se habían sintetizado in vitro a partir de la hemoglobina y mioglobina humanas empleando nitrito, pero nunca se habían identificado in vivo“, añade Becana.
La leghemoglobina verde también se puede producir artificialmente en el laboratorio mediante el ataque de la proteína purificada con RNS derivadas del nitrito. “En condiciones naturales, este nitrito procede probablemente del nitrato añadido como fertilizante a las plantas, que induce el envejecimiento de los nódulos. Esta hallazgo abre nuevas posibilidades sobre la utilización de la nitración de las hemoproteínas como marcadores de envejecimiento o sobre su posible función señalizadora en condiciones de estrés”, concluye el investigador.
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