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Le comprensioni fondamentali su proteina chiave possono contribuire a rinforzare gli impianti contro lo stress ambientale

Uno studio internazionale piombo da Helmholtz Zentrum München ha rivelato la struttura di una proteina diricostruzione che costruisce e mantiene le membrane fotosintetiche. Queste comprensioni fondamentali stendono il fondamento affinchè gli sforzi della bioingegneria rinforzino gli impianti contro lo stress ambientale, aiutante a sostenere l'approvvigionamento di generi alimentari e la lotta umani contro mutamento climatico.

Gli impianti, le alghe e la cyanobacteria eseguono la fotosintesi, facendo uso dell'energia di luce solare per produrre l'ossigeno e l'energia biochimica che alimenta la maggior parte della vita su terra.

Egualmente adsorbono l'anidride carbonica (CO?) dall'atmosfera, neutralizzante la capitalizzazione di questo gas serra. Tuttavia, il mutamento climatico sta esponendo gli organismi fotosintetici ad aumentare lo stress ambientale, che inibisce la loro crescita e a lungo termine, mette in pericolo l'approvvigionamento di generi alimentari di umanità.

I primi punti importanti della fotosintesi sono eseguiti all'interno delle membrane del thylakoid, che contengono i complessi della proteina che raccolgono la luce solare. Per le decadi, è stato conosciuto che la proteina VIPP1 (cheinduce proteina in plastidi) è critica per la formazione delle membrane del thylakoid in quasi tutti gli organismi fotosintetici - dagli impianti su sbarco alle alghe e dalla cyanobacteria nell'oceano.

Tuttavia, è rimanere un mistero come VIPP1 esegue questa funzione essenziale. Nell'ultima emissione della cella del giornale, un nuovo studio da un consorzio internazionale dei ricercatori piombo da Ben Engel dalla città universitaria del pioniere di Helmholtz a Helmholtz Zentrum München rivela la struttura ed il meccanismo di VIPP1 con il dettaglio molecolare.

Membrane fotosintetiche di costruzione e proteggenti

I ricercatori hanno usato la microscopia dell'cryo-elettrone per generare la prima struttura ad alta definizione di VIPP1. Combinando questa analisi strutturale con le analisi funzionali rivelarici come VIPP1 monta in un cappotto intrecciato della membrana che modella le membrane del thylakoid.

Il gruppo di ricerca egualmente ha usato l'approccio di avanguardia di tomografia dell'cryo-elettrone ai cappotti di immagine VIPP1 all'interno dell'ambiente indigeno delle celle delle alghe. Usando le informazioni strutturali per fare le mutazioni specifiche a VIPP1, i ricercatori hanno osservato che l'interazione di VIPP1 con le membrane del thylakoid è critica da mantenere l'integrità strutturale di queste membrane nell'ambito dello sforzo di punto culminante.

Il nostro studio mostra come VIPP1 svolge un ruolo centrale sia nella biogenesi del thylakoid che nell'adattamento dei thylakoids ai cambiamenti ambientali.„

Tilak Kumar Gupta, primo autore di studio, Max Planck Institute di biochimica

Questo studio getta la base per una comprensione meccanicistica della biogenesi e della manutenzione del thylakoid. Egualmente offre le nuove occasioni dell'organizzazione degli impianti che sono più resistenti alle condizioni ambientali estreme.

“Le visioni dei meccanismi molecolari che gestiscono il thylakoid che ricostruisce sono un punto importante verso i ventrigli di sviluppo che non solo si sviluppano più velocemente, hanno il più alti rendimento e resistenza allo stress ambientale, ma egualmente assorbono il CO più atmosferico? per neutralizzare mutamento climatico,„ dice la guida Ben Engel di studio.

Ricerca internazionale del gruppo

Questo studio interdisciplinare ha riunito i talenti dei gruppi di ricerca dal Technische Universität Kaiserslautern (Michael Schroda), da Philipps-Universität Marburgo (gennaio Schuller), da Ludwig-Maximilians-Universität München (Jörg Nickelsen), dall'università di Okayama nel Giappone (Wataru Sakamoto), dalla McGill University nel Canada (Mike Strauss), da Ruhr-Universität Bochum (fino a Rudack), dal Max Planck Institute della biochimica (Wolfgang Baumeister e Jürgen Plitzko) e da Helmholtz Zentrum München.

“Il nostro studio riguarda molto un nuovo terreno facendo uso di un'ampia varietà di tecniche. Ciò era soltanto grazie possibili agli sforzi collettivi tremendi dei ricercatori nel nostro consorzio internazionale,„ dice Ben Engel.

Source:
Journal reference:

Gupta, T. K., et al. (2021) Structural basis for VIPP1 oligomerization and maintenance of thylakoid membrane integrity. Cell. doi.org/10.1016/j.cell.2021.05.011.