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Los discernimientos fundamentales en la proteína dominante pueden ayudar a fortalecer las instalaciones contra la tensión ambiental

Un estudio internacional llevado por Helmholtz Zentrum München ha revelado la estructura de una proteína de membrana-remodelado que construye y mantiene las membranas fotosintéticas. Estos discernimientos fundamentales ponen la base para que los esfuerzos de la bioingeniería fortalezcan las instalaciones contra la tensión ambiental, ayudando a sostener el suministro y el combate humanos de alimentos contra cambio de clima.

Las instalaciones, las algas, y el cyanobacteria realizan fotosíntesis, usando la energía de la luz del sol para producir el oxígeno y la energía bioquímica esa potencia la mayoría de la vida en la tierra.

También adsorben el dióxido de carbono (CO?) de la atmósfera, contrarrestando la acumulación de este gas de efecto invernadero. Sin embargo, el cambio de clima está exponiendo organismos fotosintéticos a aumentar la tensión ambiental, que inhibe su incremento, y a largo plazo, pone en peligro el suministro de alimentos de la humanidad.

Los primeros pasos importantes de la fotosíntesis se realizan dentro de las membranas del thylakoid, que contienen los complejos de la proteína que cosechan luz del sol. Por décadas, se ha sabido que la proteína VIPP1 (vesícula-que induce la proteína en plastids) es crítica para formar las membranas del thylakoid en casi todos los organismos fotosintéticos - de las instalaciones en tierra a las algas y del cyanobacteria en el océano.

Sin embargo, ha seguido siendo un misterio cómo VIPP1 realiza esta función esencial. En la última aplicación la célula del gorrón, un nuevo estudio de un consorcio internacional de investigadores llevados por Ben Engel del campus del pionero de Helmholtz en Helmholtz Zentrum München revela la estructura y el mecanismo de VIPP1 con el detalle molecular.

Membranas fotosintéticas constructivas y de protecciones

Los investigadores utilizaron microscopia del cryo-electrón para generar la primera estructura de alta resolución de VIPP1. Combinando este análisis estructural con los análisis funcionales reveladores cómo VIPP1 monta en una cubierta entretejida de la membrana que dé forma las membranas del thylakoid.

El grupo de investigación también utilizó la aproximación punta de la tomografía del cryo-electrón a las cubiertas de la imagen VIPP1 dentro del ambiente nativo de las células de las algas. Usando la información estructural para hacer mutaciones específicas a VIPP1, los investigadores observaron que la acción recíproca de VIPP1 con las membranas del thylakoid es crítica mantener la integridad estructural de estas membranas bajo tensión del punto culminante.

Nuestro estudio muestra cómo VIPP1 desempeña un papel fundamental en biogénesis del thylakoid y la adaptación de thylakoids a los cambios ambientales.”

Tilak Kumar Gupta, primer autor del estudio, Max Planck Institute de la bioquímica

Este estudio pone el asiento para una comprensión mecánica de la biogénesis y del mantenimiento del thylakoid. También ofrece las nuevas oportunidades para dirigir las instalaciones que son más resistentes a las condiciones ambientales extremas.

¿Los “discernimientos en los mecanismos moleculares que controlan el thylakoid que remodela son un paso importante hacia las cosechas que se convierten que no sólo crecen más rápidamente, tienen un rendimiento y resistencia más altos a la tensión ambiental, pero también absorben un CO más atmosférico? para contrarrestar el cambio de clima,” dice al líder Ben Engel del estudio.

Investigación de International Team

Este estudio interdisciplinario reunió los talentos de los equipos de investigación del Technische Universität Kaiserslautern (Michael Schroda), de Philipps-Universität Marburgo (enero Schuller), de Luis-Maximilians-Universität München (Jörg Nickelsen), de la universidad de Okayama en Japón (Wataru Sakamoto), de la universidad de McGill en Canadá (Mike Strauss), de Ruhr-Universität Bochum (hasta Rudack), del Max Planck Institute de la bioquímica (Wolfgang Baumeister y Jürgen Plitzko) y de Helmholtz Zentrum München.

“Nuestro estudio reviste mucha nueva base usando una amplia variedad de técnicas. Éste era solamente gracias posibles a los enormes esfuerzos colectivos de los investigadores en nuestro consorcio internacional,” dice a 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.