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As introspecções fundamentais na proteína chave podem ajudar a reforçar plantas contra o esforço ambiental

Um estudo internacional conduzido por Helmholtz Zentrum München revelou a estrutura de uma proteína deremodelação que construísse e mantivesse as membranas fotossintéticas. Estas introspecções fundamentais colocam o fundamento para que os esforços da tecnologia biológica reforcem plantas contra o esforço ambiental, ajudando a sustentar a cadeia alimentar e a luta humanas contra alterações climáticas.

As plantas, as algas, e o cyanobacteria executam a fotossíntese, usando a energia da luz solar para produzir o oxigênio e a energia bioquímica essa potência a maioria de vida na terra.

Igualmente fixam o dióxido de carbono (CO?) da atmosfera, neutralizando a acumulação deste gás de estufa. Contudo, as alterações climáticas estão expor organismos fotossintéticos a aumentar o esforço ambiental, que inibe seu crescimento, e a longo prazo, põe em perigo a cadeia alimentar da humanidade.

As primeiras etapas importantes da fotossíntese são executadas dentro das membranas do thylakoid, que contêm os complexos da proteína que colhem a luz solar. Por décadas, soube-se que a proteína VIPP1 (queinduz a proteína nos plastids) é crítica para formar as membranas do thylakoid em quase todos os organismos fotossintéticos - das plantas na terra às algas e do cyanobacteria no oceano.

Contudo, permaneceu um mistério como VIPP1 executa esta função essencial. Na introdução a mais atrasada da pilha do jornal, um estudo novo por um consórcio internacional de pesquisadores conduzidos por Ben Engel do terreno do pioneiro de Helmholtz em Helmholtz Zentrum München revela a estrutura e o mecanismo de VIPP1 com detalhe molecular.

Membranas fotossintéticas de construção e de protecção

Os pesquisadores usaram a microscopia do cryo-elétron para gerar a primeira estrutura de alta resolução de VIPP1. Combinando esta análise estrutural com os ensaios funcionais revelados como VIPP1 monta em um revestimento entrelaçado da membrana que dê forma às membranas do thylakoid.

O grupo de investigação igualmente usou a aproximação pioneiro do tomografia do cryo-elétron aos revestimentos da imagem VIPP1 dentro do ambiente nativo de pilhas das algas. Usando a informação estrutural para fazer mutações específicas a VIPP1, os pesquisadores observaram que a interacção de VIPP1 com membranas do thylakoid é crítica para manter a integridade estrutural destas membranas sob o esforço do destaque.

Nosso estudo mostra como VIPP1 joga um papel fundamental na biogénese do thylakoid e na adaptação dos thylakoids às mudanças ambientais.”

Tilak Kumar Gupta, primeiro autor do estudo, Max Planck Institute da bioquímica

Este estudo coloca a fundação para uma compreensão mecanicista da biogénese e da manutenção do thylakoid. Igualmente fornece oportunidades novas projetando as plantas que são mais resistentes às circunstâncias ambientais extremas.

As “introspecções nos mecanismos moleculars que controlam o thylakoid que remodela são uma etapa importante para as colheitas tornando-se que não somente para crescer mais rapidamente, tenha um rendimento e uma resistência mais altos ao esforço ambiental, mas igualmente absorvem um CO mais atmosférico? para neutralizar alterações climáticas,” diz o líder Ben Engel do estudo.

Pesquisa internacional da equipe

Este estudo interdisciplinar reuniu os talentos das equipas de investigação do Technische Universität Kaiserslautern (Michael Schroda), de Philipps-Universität Marburg (janeiro Schuller), de Ludwig-Maximilians-Universität München (Jörg Nickelsen), de universidade de Okayama em Japão (Wataru Sakamoto), de universidade de McGill em Canadá (Mike Strauss), de Ruhr-Universität Bochum (até Rudack), do Max Planck Institute da bioquímica (Wolfgang Baumeister e Jürgen Plitzko) e de Helmholtz Zentrum München.

“Nosso estudo cobre muita nova base usando uma grande variedade de técnicas. Este era somente agradecimentos possíveis aos esforços colectivos tremendos dos pesquisadores em nosso consórcio internacional,” diz 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.