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A produção de prótons da Rubisco pode melhorar a aquisição de CO2

Traduzido de Science Daily
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Rubisco é possivelmente a proteína mais abundante e mais importante da Terra. Esta enzima impulsiona a fotossíntese, o processo que as plantas usam para converter a luz solar em energia para alimentar o crescimento e o rendimento da colheita. O papel da Rubisco é capturar e fixar o dióxido de carbono (COdois) no açúcar que alimenta as atividades da usina. No entanto, embora o Rubisco beneficie o crescimento das plantas, ele também pode operar a uma taxa notoriamente lenta, o que cria um obstáculo à eficiência fotossintética.

Cerca de 20 por cento do tempo, Rubisco fixa oxigênio (Odois) moléculas em vez de COdois, que custa a energia da planta que poderia ter sido usada para gerar rendimento. Esse processo que consome tempo e energia é chamado de fotorrespiração, em que a planta envia suas enzimas por três compartimentos diferentes dentro da célula vegetal.

“No entanto, muitos organismos fotossintéticos desenvolveram mecanismos para superar algumas das limitações da Rubisco”, disse Ben Long, que liderou este estudo recente publicado em PNAS para um projeto de pesquisa chamado Realizing Aumented Photosynthetic Efficiency (RIPE). O RIPE, que é administrado por Illinois em parceria com a Australian National University (ANU), está planejando safras para serem mais produtivas, melhorando a fotossíntese. O RIPE é apoiado pela Fundação Bill & Melinda Gates, a Fundação para Pesquisa Agrícola e Alimentar e o Escritório de Relações Exteriores, Comunidade e Desenvolvimento do Reino Unido.

“Entre esses organismos estão microalgas e cianobactérias de ambientes aquáticos, que têm enzimas Rubisco que funcionam com eficiência em gotículas de proteínas líquidas e compartimentos de proteínas chamados pirenóides e carboxi-somes”, disse o investigador principal Long da Escola de Biologia de Pesquisa ANU.

Como esses compartimentos de proteínas auxiliam na função da Rubisco não é totalmente compreendido. A equipe ANU teve como objetivo encontrar a resposta usando um modelo matemático que se concentra na reação química que a Rubisco realiza. Conforme você acumula COdois da atmosfera, a Rubisco também libera prótons carregados positivamente.

“Dentro dos compartimentos de Rubisco, esses prótons podem acelerar Rubisco aumentando a quantidade de COdois acessível. Os prótons fazem isso ajudando na conversão de bicarbonato em CO.dois“Longo dito.” O bicarbonato é a principal fonte de COdois em ambientes aquáticos e organismos fotossintéticos que usam bicarbonato podem nos dizer muito sobre como melhorar as plantações. “

O modelo matemático dá à equipe ANU uma ideia melhor de por que esses compartimentos Rubisco especiais poderiam melhorar a função da enzima e também dá a eles mais informações sobre como eles podem ter evoluído. Uma hipótese do estudo sugere que períodos de baixo COdois na antiga atmosfera da Terra, pode ter sido o gatilho para que cianobactérias e microalgas evoluíssem esses compartimentos especializados, embora também pudessem ser benéficos para organismos que crescem em ambientes com pouca luz.

Os membros da ANU do projeto Realizing Aumented Photosynthetic Efficiency (RIPE) estão tentando construir esses compartimentos Rubisco especializados em plantações para ajudar a aumentar a produtividade.

“Os resultados deste estudo”, explicou Long, “fornecem uma visão sobre o funcionamento adequado dos compartimentos Rubisco especializados e nos dão uma melhor compreensão de como esperamos que eles se comportem nas plantas.”

Fonte da história:

Materiais fornecido por Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica, Universidade de Illinois em Urbana-Champaign. Original escrito por Amanda Nguyen. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.

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