Agricultura Botánica y Genética Estados Unidos

Investigadores avanzan en la comprensión de proteínas clave en la fotosíntesis


El musgo evolucionó después de las algas pero antes de las plantas terrestres vasculares, como los helechos y los árboles, lo que los convierte en un objetivo interesante para los científicos que estudian la fotosíntesis, el proceso mediante el cual las plantas convierten la luz solar en combustible. 


Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley

Ahora los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía han hecho un descubrimiento que podría arrojar luz sobre cómo evolucionaron las plantas para moverse del océano a la tierra.

Un equipo de investigadores del laboratorio de Berkeley dirigido por Masakazu Iwai y Krishna Niyogi examinó el fotosistema I, un complejo de varias proteínas conocido como el «centro de electrones» por su papel en el transporte de electrones fotosintéticos . Usando la microscopía crioelectrónica (crio-EM), que permite un nivel de resolución sin precedentes, encontraron que la estructura de la proteína en una especie de musgo llamada Physcomitrella patens es diferente a la de otros tipos de plantas , como las algas y el pasto.

Su artículo, «Una organización supramolecular única del fotosistema I en el Moss Physcomitrella patens «, se publicó en la revista Nature Plants . Dijo Iwai, el autor principal e investigador correspondiente del área de biociencias del laboratorio de Berkeley: «Todavía hay muchas cosas que no se conocen acerca de la fotosíntesis. Este estudio puede ayudarnos a comprender la terrestreización de las plantas, cómo evolucionaron las plantas para vivir en tierra sin condiciones acuosas».

Niyogi, biólogo y autor correspondiente, agregó: «La adaptación de las plantas al ambiente terrestre fue un paso enorme y desafiante en la evolución de la vida en la Tierra, por lo que es importante comprender las innovaciones y los procesos biológicos que permitieron que esto ocurriera. «

Además, una mejor comprensión de cómo la naturaleza realiza la fotosíntesis, que es responsable de casi toda la producción primaria de biomasa en el planeta, puede ayudar a los científicos a desarrollar la fotosíntesis artificial , un esquema para producir combustible a partir de la luz solar, el agua y el dióxido de carbono. Para el estudio, los investigadores compararon la estructura del fotosistema I en el musgo con su estructura en la planta terrestre de floración pequeña Arabidopsis thaliana , y en el alga verde, Chlamydomonas reinhardtii . Específicamente, observaron la captación de luz fotosintética, que se realiza mediante un «supercomplejo» formado por dos complejos de proteínas, el fotosistema I y sus proteínas complejas de captación de luz.

Iwai trabajó con Patricia Grob y Eva Nogales de Berkeley Lab para la obtención de imágenes crio-EM, lo que permite a los investigadores obtener imágenes de alta resolución de la estructura de la proteína sin tener que cristalizar o teñir la muestra.

«La luz se absorbe y se transfiere a los centros de reacción de los fotosistemas I y II con una eficiencia casi perfecta, y este documento muestra una disposición única de los complejos de pigmento-proteína que logran esta hazaña», dijo Niyogi. «El trabajo tiene implicaciones para la evolución de la fotosíntesis en las plantas, porque el organismo que estudiamos, Physcomitrella (un musgo), es un representante de uno de los primeros linajes de plantas terrestres, por lo que podemos obtener una imagen de lo que la luz La antena de cosecha podría haber parecido durante la evolución de la planta terrestre «.

Más información: Masakazu Iwai et al, Una organización supramolecular única del fotosistema I en el musgo Physcomitrella patens, Nature Plants (2018). DOI: 10.1038 / s41477-018-0271-1 

Referencia del diario: Plantas naturales.  

Proporcionado por: Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley

Información de:: phys.org


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