Los científicos de la Universidad de Liverpool han revelado una nueva visión de cómo las cianobacterias construyen los orgánulos que son esenciales para su capacidad de fotosíntesis. La investigación, realizada en colaboración con la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, se ha publicado en PNAS .
Las cianobacterias son un antiguo grupo de microbios fotosintéticos que se producen en el océano y la mayoría de las aguas continentales. Han desarrollado un orgánulo de proteínas, llamado carboxisoma, para convertir el dióxido de carbono ambiental en azúcar de manera eficiente.
Un paso clave de esta conversión es catalizado por una enzima de fijación de carbono Rubisco. Sin embargo, Rubisco está mal 'diseñado' porque es ineficiente en la fijación de CO 2 cuando un alto nivel de O 2 está alrededor. Los carboxisomas de cianobacterias secuestran y concentran las enzimas de Rubisco dentro del compartimento separado y proporcionan un bajo O 2 entorno para Rubisco para mejorar la fijación de carbono.
"Es un misterio cómo las células cianobacterianas generan la compleja estructura carboxisómica y empaquetan las enzimas de Rubisco en el orgánulo para que tengan funciones biológicas", dijo Luning Liu, profesor de la Universidad de Liverpool y autor principal de este artículo. "Miel grupo de investigación tiene interés en abordar las preguntas clave en este proceso biológico "
La formación del complejo de Rubisco involucra unas pocas proteínas de "ayuda" llamadas chaperonas, incluida una proteína llamada factor de ensamblaje de Rubisco 1 Raf1. Para comprender los roles exactos de Raf1, el equipo utilizó microscopias de última generación,tales como microscopía de fluorescencia confocal, microscopía electrónica y microscopía crioelectrónica, combinadas con biología molecular y técnicas bioquímicas, para estudiar cómo interactúa Raf1 con las subunidades de Rubisco para promover el ensamblaje de Rubisco, y cómo se afecta la formación de carboxisoma cuando las células no producen Raf1.
Los investigadores demostraron que Raf1 es vital para construir el complejo de Rubisco. Sin Raf1, los complejos de Rubisco están ensamblados de manera menos eficiente y no pueden empaquetarse densamente dentro de los carboxisomas. Esto podría afectar en gran medida la construcción de carboxisomas y, por lo tanto, el crecimiento de las células cianobacterianas.
"Esta es la primera vez que hemos determinado la función de las chaperonas de ensamblaje de Rubisco en la biosíntesis de carboxisomas en las células cianobacterianas", dijo el Dr. Fang Huang, miembro de Leverhulme Trust Early Career y el primer autor en este artículo ".estamos muy entusiasmados con este hallazgo. También nos permitió proponer un nuevo modelo de trabajo de biogénesis de carboxisoma, que nos enseña en detalle cómo se generan los complejos de Rubisco, cómo Raf1 impulsa el empaque de Rubisco y cómo se construye toda la estructura del carboxisoma ".
Actualmente, existe un enorme interés en transferir carboxisomas a las plantas de cultivo para mejorar los rendimientos de los cultivos y la producción de alimentos. Este estudio puede proporcionar información importante necesaria para producir maquinaria de fijación de carbono intacta y funcional.
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Materiales proporcionado por Universidad de Liverpool . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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