_ Microscopia avansată dezvăluie proteine ​​care stimulează fotosinteza< /h3>

Secretele fotosintezei au fost descoperite la nivel atomic, aruncând o nouă lumină importantă asupra acestei superputeri a plantelor care a ecologizat Pământul în urmă cu mai bine de un miliard de ani.

Cercetătorii Centrului John Innes. a folosit o metodă avansată de microscopie numită cryo-EM pentru a explora modul în care sunt produse proteinele fotosintetice.

Studiul, publicat în Cell, prezintă un model și resurse pentru a stimula descoperiri fundamentale ulterioare în acest domeniu și pentru a ajuta obiectivele pe termen mai lung. de a dezvolta culturi mai rezistente.

Dr. Michael Webster, lider de grup și co-autor al lucrării, a spus: „Transcrierea genelor de cloroplast este un pas fundamental în realizarea proteinelor fotosintetice care oferă plantelor energia de care au nevoie pentru a crește. Sperăm că, înțelegând mai bine acest proces, la nivel molecular detaliat — vom echipa cercetătorii care doresc să dezvolte plante cu o activitate fotosintetică mai robustă.

„Cel mai important rezultat al acestei lucrări este crearea unei resurse utile. Cercetătorii pot descărca modelul nostru atomic al polimerazei de cloroplast și îl pot folosi pentru a produce propriile ipoteze cu privire la modul în care ar putea funcționa și strategii experimentale care le-ar testa.”

Fotosinteza are loc în interiorul cloroplastelor, compartimente mici din celulele vegetale. care conțin propriul lor genom, reflectând trecutul lor ca bacterii fotosintetice cu viață liberă înainte de a fi înghițite și cooptate de plante.

Grupul Webster de la Centrul John Innes investighează modul în care plantele produc proteine ​​fotosintetice, moleculara. mașini care fac această reacție chimică elegantă să se întâmple, transformând dioxidul de carbon atmosferic și apa în zaharuri simple și producând oxigen ca produs secundar. Prima etapă în producția de proteine ​​este transcripția, în care o genă este citită pentru a produce un „ARN mesager.” Acest proces de transcripție este realizat de o enzimă numită ARN polimerază.

S-a descoperit în urmă cu 50 de ani că cloroplastele conțin propria lor ARN polimerază unică. De atunci, oamenii de știință au fost surprinși de cât de complexă este această enzimă. Are mai multe subunități decât strămoșul său, ARN polimeraza bacteriană, și este chiar mai mare decât ARN polimerazele umane.

Grupul Webster a vrut să înțeleagă de ce cloroplastele au o ARN polimerază atât de sofisticată. Pentru a face acest lucru, aveau nevoie să vizualizeze arhitectura structurală a ARN polimerazei cloroplastului.

Echipa de cercetare a folosit o metodă numită microscopie electronică criogenică (cryo-EM) pentru a vizualiza mostre de ARN polimerază de cloroplast purificate din plante de muștar alb. . Prin procesarea acestor imagini, ei au reușit să construiască un model care conține pozițiile a peste 50.000 de atomi în complexul molecular.

Complexul ARN polimerază cuprinde 21 de subunități codificate în cei doi genomi, nuclear și cloroplast. O analiză atentă a acestei structuri pe măsură ce efectuează transcripția a permis cercetătorilor să înceapă să explice funcțiile acestor componente.

Modelul le-a permis să identifice o proteină care interacționează cu ADN-ul pe măsură ce este transcris și o ghidează către situs activ al enzimei. O altă componentă poate interacționa cu ARNm care este produs, care probabil îl protejează de proteinele care l-ar degrada înainte de a fi tradus în proteină.

Dr. Webster a spus: „Știm că fiecare componentă a ARN polimerazei cloroplastului are un rol vital, deoarece plantele cărora le lipsește oricare dintre ele nu pot produce proteine ​​fotosintetice și, în consecință, nu pot deveni verzi. Studiem cu atenție modelele atomice pentru a identifica rolul pentru care este fiecare dintre cele 21 de componente ale ansamblului”.

Primul autor comun, Dr. Ángel Vergara-Cruces, a spus: „Acum, că avem un model structural, următorul pas este să confirmăm rolul proteinelor de transcripție a cloroplastelor. Prin dezvăluirea mecanismelor de transcripție a cloroplastelor, studiul nostru oferă perspectivă asupra rolului său în creșterea și adaptarea plantelor și răspunsul la condițiile de mediu.”

Primul autor comun, Dr. Ishika Pramanick a spus: „Au fost multe momente surprinzătoare în această călătorie remarcabilă de lucru, începând cu proteina foarte provocatoare. purificare pentru a realiza imagini crio-EM uimitoare ale acestei proteine ​​complexe uriașe pentru a vedea în sfârșit munca noastră într-o versiune tipărită.”

Dr. Webster a concluzionat: „Căldura, seceta și salinitatea limitează capacitatea plantelor de a efectua fotosinteza. Plantele care pot produce proteine ​​fotosintetice în mod fiabil în fața stresului mediului pot controla diferit transcripția cloroplastelor. Așteptăm cu nerăbdare să vedem munca noastră folosită în efortul important. pentru a dezvolta culturi mai robuste.”

(Fluierul)

Inapoi