Traduzido de Science Daily
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Os pesquisadores revelaram as primeiras estruturas atômicas do sistema respiratório que as plantas usam para gerar energia, de acordo com um estudo publicado hoje em eLife.
As estruturas tridimensionais desses grandes conjuntos de proteínas, os primeiros a serem descritos para qualquer espécie de planta, são um passo em direção à possibilidade de desenvolver herbicidas aprimorados que visam a respiração das plantas. Eles também podem ajudar no desenvolvimento de pesticidas mais eficazes, que atacam o metabolismo da praga e evitam danos às plantações.
A maioria dos organismos usa a respiração para coletar energia dos alimentos. As plantas usam a fotossíntese para converter a luz solar em açúcares e a respiração para decompor os açúcares em energia. Esses são pequenos componentes celulares chamados mitocôndrias e um conjunto de cinco conjuntos de proteínas que são organizados em um “trem de transporte de elétrons”.
“Saber como as plantas convertem energia por meio da respiração é uma parte crucial para entender como as plantas crescem, como se adaptam às mudanças no ambiente e quais estratégias podemos usar para melhorar o rendimento das colheitas”, explica a primeira autora Maria Maldonado, pós-doutoranda no Departamento. of Molecular and Cellular Biology, University of California, Davis (UC Davis), EUA. “No entanto, embora as estruturas tridimensionais dos componentes da respiração sejam bem compreendidas em mamíferos, fungos e bactérias, os desafios técnicos de coletar amostras mitocondriais puras complexos em plantas significam que essas estruturas permanecem em grande parte desconhecidas. “
A equipe decidiu obter estruturas 3D de três componentes da cadeia de transporte de elétrons: complexo III, complexo IV e supercomplexo III-IV. Eles extraíram complexos de mitocôndrias de brotos de feijão mungo tratados com um detergente suave e os estabilizaram antes de usar microscopia crioeletrônica para gerar estruturas de alta resolução. A partir dessas estruturas, a equipe construiu modelos atômicos que mostram como os complexos interagem com outras moléculas, como outras proteínas, íons e lipídios. Para cada um dos três complexos, eles foram capazes de determinar o número e a estrutura das subunidades, as possíveis moléculas que se ligam a elas e a flexibilidade das estruturas.
Seus modelos mostraram que vários aspectos dos complexos são compartilhados entre plantas, mamíferos, fungos e bactérias, incluindo vários componentes que originalmente se pensava existir apenas em plantas. No entanto, a equipe também encontrou várias características dos complexos que são exclusivas das plantas, incluindo a forma como o supercomplex III-IV é montado. Isso é importante porque muitos herbicidas e pesticidas agrícolas são projetados para interferir com os complexos respiratórios, e essa descoberta pode ajudar a torná-los mais seletivos para as pragas que pretendem matar.
“Nosso trabalho fornece estruturas de alta resolução de complexos respiratórios de plantas que revelam características específicas das plantas, permitindo o desenvolvimento de inibidores mais seletivos, como herbicidas e pesticidas”, conclui o autor principal James Letts, professor assistente no Departamento de Biologia. Molecular e Celular . UC Davis, Estados Unidos. “Outras análises comparativas dessas estruturas com o número crescente de complexos respiratórios nos permitirão compreender os princípios fundamentais da respiração em toda a árvore da vida.”
Fonte da história:
materiais fornecido por eLife. Nota: o conteúdo pode ser editado quanto ao estilo e comprimento.
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