_ De la rezultate negative la noi descoperiri în biochimia cloroplastelor

Fotosinteza este un proces complex, care implică multe căi și piese de puzzle care lucrează împreună pentru a menține organismul în viață.

Într-un studiu în Fiziologia plantelor, cercetătorii de la Universitatea de Stat din Michigan dezvăluie o concepția greșită care a crescut în știința plantelor despre una dintre piesele fundamentale ale puzzle-ului fotosintezei. În corectarea înregistrării, cercetătorii se pot gândi acum la utilizarea acestor cunoștințe pentru a îmbunătăți funcția plantelor și a crește culturi mai eficiente.

„Uneori trebuie doar să înțelegeți cum funcționează lumea”, a spus Ron Cook, primul autor. a acestui studiu și un cercetător postdoctoral în cadrul MSU-Department of Energy Plant Research Laboratory, sau PRL.

„Este o cercetare de bază”, a spus Cook, care lucrează în laboratorul lui Christoph Benning. „Odată ce înțelegi cum funcționează lucrurile, atunci ai putea începe să te gândești la cum să schimbi lucrurile și să le îmbunătățești.”

Lucrul s-a concentrat pe enzimele care ajută la construirea membranelor fotosintetice de cloroplast în celulele plantelor.

Una dintre aceste enzime este cunoscută sub denumirea de LPPγ, sau lipid fosfat fosfatază gamma.

LPPγ era considerat anterior a fi esențială pentru creșterea plantei. Adică, orice mutanți care nu au această enzimă nu ar crește. Cu toate acestea, laboratorul Benning a descoperit că au reușit să crească acești mutanți fără nicio problemă.

„Lucrarea se bazează în esență pe un rezultat negativ care corectează o concepție greșită anterioară din literatură și indică o nouă direcție pentru a aborda o problemă importantă. întrebare biologică despre biochimia cloroplastelor”, a spus Benning, investigatorul principal al studiului și directorul PRL.

Lucrul cu mutanții surprinzător de viabili i-a determinat pe cercetători să se uite mai îndeaproape la două dintre „verii” enzimei LPPγ, LPPε1. și LPPε2.

Fotosinteza are loc în cloroplastul celulelor plantelor, în special în membranele lor fotosintetice.

Aceste diferă de alte membrane din biologie. Majoritatea membranelor au fosfolipide. Membranele fotosintetice ale plantelor au în schimb lipide de zahăr. Cercetătorii bănuiesc că plantele au făcut schimbarea, deoarece le scade dependența de nutrienții fosfați din sol.

Și este literalmente o schimbare: blocurile de construcție ale membranei, sau lipidele, încep cu fosfați. Plantele folosesc o enzimă pentru a elimina fosfatul și o altă enzimă pentru a-l înlocui cu un zahăr.

„Se știe care enzimă leagă acel zahăr după ce fosfatul a fost îndepărtat, dar se știe mai puțin despre ce enzime sunt responsabile de eliminând fosfatul”, a spus Cook.

Pentru a vedea ce enzime joacă un rol în acest proces, cunoscut sub numele de defosforilare, cercetătorii au generat mutanți ai plantei Arabidopsis, un organism model folosit în cercetare. Fiecare dintre aceste plante mutante lipseau două-trei dintre enzimele LPPγ, LPPε1 și LPPε2 despre care se credea că iau parte la acest proces.

Defosforilarea poate avea loc fie în interiorul cloroplastei, fie în afara acestuia, în ceea ce este cunoscut sub numele de reticul endoplasmatic sau RE. Unul dintre mutanții din proiect s-a luptat să convertească acele lipide produse în ER, a spus Cook.

Prin experimentele lor, cercetătorii au determinat că două dintre enzime, LPPγ și LPPε1, au fost parțial responsabile pentru defosforilarea Fosfolipidele derivate din ER.

„Două dintre acestea afectează importul de lipide în cloroplast, iar funcția lor combinată este esențială pentru creșterea normală a plantei”, a spus Benning. „Funcția celui de-al treilea omolog rămâne mai puțin sigură.”

Căutarea acestei funcții necunoscute este printre următorii pași pentru cercetători, continuând să dezlege misterele fotosintezei.

(Fluierul)