[ca] Aquesta tesi doctoral investiga els papers de la respiració mitocondrial i les proteïnes fibrillines en el metabolisme vegetal, utilitzant principalment Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) i tomàquet (Solanum lycopersicum) com a organismes model. En particular, estudis previs han identificat funcions metabòliques de la fibrillina 6 (FBN6) i l'oxidasa alternativa mitocondrial (AOX) en plantes, però els seus rols durant la biosíntesi de carotenoides i les respostes a l'estrès no estan ben entesos. Els objectius d'aquesta tesi es van centrar en (i) investigar la rellevància de FBN6 en la producció de carotenoides i les respostes a l'estrès de llum intensa en Arabidopsis; (ii) estudiar el paper de la respiració AOX durant la biosíntesi de metabòlits primaris relacionats amb l'estrès en Arabidopsis; i (iii) analitzar la contribució, la regulació in vivo i (iv) els diferents rols de la respiració mitocondrial durant la biosíntesi de carotenoides i la maduració dels fruits de tomàquet. Aquests objectius es van abordar en quatre capítols diferents. En el capítol 1, es demostra que la proteïna FIBRILLIN6 (AtFBN6) d'Arabidopsis és crucial per a la biosíntesi de carotenoides, especialment sota condicions de llum intensa. AtFBN6 promou l'activitat de la fitoè sintasa (PSY), una enzima clau en la via de biosíntesi de carotenoides, destacant així el seu paper en l'augment dels nivells de carotenoides. L'estrès lumínic augmenta l'expressió d'AtFBN6, que interactua directament amb PSY per a donar suport a la producció de carotenoides. L'absència d'AtFBN6 redueix els nivells de carotenoides, indicant la seva funció essencial en aquest procés biosintètic i el seu paper protector contra els danys fotooxidatius. Al capítol 2, es posa de manifest el paper crític de la via AOX en el manteniment de l'activitat respiratòria i l'equilibri redox durant l'estrès hídric i salí, utilitzant mutants d'Arabidopsis que manquen del gen AOX1a (AtAOX1a). Els mutants aox1a mostren un rendiment fotosintètic reduït i nivells més alts de metabòlits relacionats amb l'estrès oxidatiu, subratllant la importància d'AOX per a equilibrar el redox cel·lular i evitar l'acumulació excessiva d'espècies reactives d'oxigen (ROS). A més, es demostra que la via AOX proporciona flexibilitat metabòlica, permetent la síntesi de metabòlits relacionats amb l'estrès i donant suport a l'osmoprotecció cel·lular. Al capítol 3, els estudis sobre la respiració mitocondrial i el repartiment d'electrons en fruits de tomàquet de plantes silvestres i mutants defectuosos en cromorespiració revelen que la respiració mitocondrial és la principal font d'energia durant la maduració. L'activitat in vivo de la via AOX augmenta significativament en l'etapa "breaker", convertint-se en el principal contribuent a la respiració climatèrica. Aquesta regulació de la via AOX està mediada per l'activació post-traduccional de la proteïna AOX. En general, la respiració AOX coincideix amb els canvis en el metabolisme primari, suggerint el seu paper en la maduració dels fruits. Finalment, al capítol 4, la generació de nous mutants aox1a en tomàquet revela la importància d'AOX1a per al creixement normal i el desenvolupament de teixits vegetatius i de fruit. Els fruits mutants aox1a mostren patrons respiratoris alterats i una expressió retardada dels gens induïts per etilè, afectant la maduració. Malgrat aquestes disrupcions, els mutants aox1a compensen amb l'augment d'AOX1b, restaurant parcialment les funcions metabòliques i els nivells de carotenoides. En conjunt, aquests resultats posen de manifest els múltiples rols de les proteïnes AOX i fibrillina en el metabolisme vegetal, la resposta a l'estrès i el desenvolupament.

[es] Esta tesis doctoral explora los roles de la respiración mitocondrial y las proteínas fibrilinas en el metabolismo de las plantas, utilizando principalmente Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) y tomate (Solanum lycopersicum) como organismos modelo. En particular, estudios anteriores han señalado funciones metabólicas de la fibrilina 6 (FBN6) y la oxidasa alternativa mitocondrial (AOX) en plantas, pero sus roles durante la biosíntesis de carotenoides y las respuestas al estrés no se comprenden completamente. Los objetivos de esta tesis se centraron en (i) investigar la relevancia de FBN6 para la producción de carotenoides y las respuestas al estrés de luz intensa en Arabidopsis; (ii) estudiar el papel de la respiración AOX durante la biosíntesis de metabolitos primarios relacionados con el estrés en Arabidopsis; y (iii) analizar la contribución, regulación in vivo y (iv) los diferentes roles de la respiración mitocondrial durante la biosíntesis de carotenoides y la maduración en los frutos de tomate. Estos objetivos se abordaron en cuatro capítulos. En el capítulo 1, se demuestra que la proteína FIBRILLIN6 (AtFBN6) de Arabidopsis es crucial para la biosíntesis de carotenoides, particularmente bajo condiciones de luz intensa. AtFBN6 promueve la actividad de la fitoeno sintasa (PSY), una enzima clave en la vía biosintética de carotenoides, destacando así su importante función en el aumento de los niveles de carotenoides. El estrés por alta luz induce la expresión de AtFBN6, que interactúa directamente con PSY para aumentar la producción de carotenoides. La ausencia de AtFBN6 resulta en niveles disminuidos de carotenoides, indicando su función esencial en este proceso y su papel protector frente al daño fotooxidativo. En el capítulo 2, se subraya el papel crítico de la vía AOX en el mantenimiento de la actividad respiratoria y el equilibrio redox durante el estrés hídrico y salino, utilizando mutantes de Arabidopsis que carecen del gen AOX1a (AtAOX1a). Los mutantes aox1a muestran un rendimiento fotosintético reducido y mayores niveles de metabolitos relacionados con el estrés oxidativo, resaltando la importancia de AOX en el equilibrio redox celular y la prevención de la acumulación excesiva de especies reactivas de oxígeno (ROS). Además, la vía AOX ofrece flexibilidad metabólica, permitiendo la síntesis de metabolitos relacionados con el estrés y apoyando la osmo-protección celular. En el capítulo 3, estudios sobre la respiración mitocondrial y el reparto de electrones en frutos de tomate de plantas silvestres y mutantes con defectos en la cromorespiración revelan que la respiración mitocondrial es la principal fuente de energía durante la maduración. La actividad in vivo de la vía AOX aumenta significativamente en la etapa de "breaker", convirtiéndose en el principal contribuyente a la respiración climatérica. Esta regulación de la vía AOX está mediada por la activación postraduccional de la proteína AOX. En general, la respiración AOX coincide con cambios en el metabolismo primario. Finalmente, en el capítulo 4, la generación de nuevos mutantes aox1a en tomate revela la importancia de AOX1a para el crecimiento y desarrollo normal de los tejidos vegetativos y de fruto.