Científicos llegaron al “corazón” de la fotosíntesis, el cual es responsable de influir significativamente en el crecimiento de las plantas.
El estudio muestra cómo una reacción eléctrica en el complejo de proteínas citocromo b6f proporciona la energía que las plantas necesitan para convertir el dióxido de carbono en carbohidratos y biomasa que sustentan la cadena alimentaria mundial.
El descubrimiento podría permitir a los expertos rediseñar la fotosíntesis en el futuro de plantas de cultivo, y así lograr mayores rendimientos y satisfacer las necesidades urgentes de alimentos para una creciente población mundial.
El estudio, dirigido por la Universidad de Sheffield y publicado el miércoles 13 de noviembre de 2019 en la revista Nature, revela la estructura del citocromo b6f, el complejo proteico que influye significativamente en el crecimiento de las plantas a través de la fotosíntesis.
La fotosíntesis es la base de la vida en la Tierra que proporciona los alimentos, el oxígeno y la energía que sustentan la biosfera y la civilización humana.
Utilizando un modelo estructural de alta resolución, el equipo descubrió que el complejo de proteínas proporciona la conexión eléctrica entre las dos proteínas de clorofila (Photosystems I y II) que se encuentran en el cloroplasto de células vegetales que convierten la luz solar en energía química.
Lorna Malone, la primera autora del estudio y estudiante de doctorado en el Departamento de Biología Molecular y Biotecnología de la Universidad de Sheffield, puntualizó: “Nuestro estudio proporciona importantes y nuevas ideas sobre cómo el citocromo b6f utiliza la corriente eléctrica que lo atraviesa para encenderlo “batería de protones”. Esta energía almacenada se puede utilizar para producir ATP, la moneda energética de las células vivas. En última instancia, esta reacción proporciona la energía que las plantas necesitan para convertir el dióxido de carbono en carbohidratos y biomasa que sustentan la cadena alimentaria mundial”.
El modelo estructural de alta resolución, determinado mediante microscopía crioelectrónica de una sola partícula, revela nuevos detalles del papel adicional del citocromo b6f como sensor para ajustar la eficiencia fotosintética en respuesta a las condiciones ambientales en constante cambio. Este mecanismo de respuesta protege a la planta del daño durante la exposición a condiciones severas como la sequía o el exceso de luz.
Por su parte, el Dr. Matt Johnson, profesor de Bioquímica de la Universidad de Sheffield y uno de los supervisores del estudio, comentó: “El citocromo b6f es el corazón de la fotosíntesis, y desempeña un papel crucial en la regulación de la eficiencia fotosintética”.
“Estudios anteriores han demostrado que al manipular los niveles de este complejo podemos cultivar plantas más grandes y mejores. Con los nuevos conocimientos que hemos obtenido de nuestra estructura, podemos esperar rediseñar racionalmente la fotosíntesis en las plantas de cultivo para lograr rendimientos más altos que necesitamos con urgencia con la finalidad de abastecer a una población global proyectada de 9-10 mil millones para 2050 “, agregó Johnson,
La investigación se realizó en colaboración con el Centro Astbury de Biología Molecular Estructural de la Universidad de Leeds, utilizando sus instalaciones de microscopios crioelectrónicos.
Los investigadores ahora tienen como objetivo establecer cómo el citocromo b6f está controlado por una miríada de proteínas reguladoras y cómo estos reguladores afectan la función de este complejo.
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Shemina Davis
Gerente de Relaciones con los Medios
La universidad de sheffield
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Fuente: SimFRUIT según información de sheffield.ac.uk