[ad_1]

تصویر

تصویر: جلبک های آبی Chlamydomonas reinhardtii. چشم انداز بیشتر

اعتبار: تصویر توسط او و همکاران

کربن یکی از اصلی ترین عناصر سازنده زندگی در کره زمین است. این ماده در جو سیاره ما به وفور یافت می شود ، جایی که به صورت دی اکسید کربن یافت می شود. کربن عمدتاً از طریق فرآیند فتوسنتز به بدن انسانهای زمینی نفوذ می کند ، که شامل دی اکسید کربن در قندها است ، که به عنوان اجزای مولکول های زیستی مهم عمل می کنند و زنجیره غذایی جهانی را تغذیه می کنند. حدود یک سوم این فرآیند در سراسر جهان توسط جلبک های تک سلولی که در اقیانوس ها زندگی می کنند انجام می شود (بیشتر بقیه توسط گیاهان انجام می شود).

آنزیمی که اولین مرحله در واکنش به جذب دی اکسید کربن به مواد قندی را انجام می دهد ، پروتئین فله ای به نام روبیسکو است که از هشت زیر واحد کوچک یکسان و هشت زیر واحد بزرگ یکسان تشکیل شده است که به طور قرینه در کنار هم قرار گرفته اند. تمام قسمتهای این مجموعه که هولوآنزیم نامیده می شود ، برای انجام وظیفه آنزیمی روبیسکو در حال کار هستند. میزان فعالیت روبیسکو – و علاوه بر این ، سرعت رشد گیاهان و جلبک ها – با دسترسی به دی اکسید کربن محدود می شود. دی اکسید کربن آزاد می تواند در آب کم باشد ، بنابراین جلبک های آبی مانند Chlamydomonas reinhardtii گاهی اوقات برای حفظ روبیسکو در اوج ظرفیت تلاش می کنند. برای مقابله با این مسئله ، این جلبک ها ساختار ویژه ای به نام پیرنوئید ایجاد کرده اند تا دی اکسید کربن غلیظ را به روبیسکو برساند. این پیرنوئید آنقدر مهم است که تقریباً همه جلبک های کره زمین یکی دارند. اعتقاد بر این است که گونه های مختلف جلبک ها ساختار را به طور مستقل تکامل داده اند.

جونیکا ، استادیار گروه زیست شناسی مولکولی پرینستون توضیح می دهد: “مشخصه تعیین کننده پیرنوئید ماتریس است ، یک میعانات عظیم مانند مایع که تقریباً همه یاقوتهای سلول را در خود دارد.”

روبیسکو جز of اصلی ماتریس پیرنوئید است ، اما تنها مورد نیست. در سال 2016 ، آزمایشگاه جونیکااس پروتئین فراوان دیگری را در پیرنوئید به نام EPYC1 کشف کرد. در گزارش سال 2016 خود ، گروه Jonikas نشان داد که EPYC1 به روبیسکو متصل شده و به تمرکز روبیسکو در پیرنوئید کمک می کند. محققان فرض کردند که EPYC1 به عنوان یک چسب مولکولی برای اتصال هولوآنزیم های روبیسکو عمل می کند. Postdoc Shan He ، به همراه همکارانش در آزمایشگاه Jonikas و همکارانش از آلمان ، سنگاپور و انگلیس ، برای آزمایش این نظریه تلاش کردند.

جونیكاس می گوید: “در كار حاضر ، با نشان دادن اینكه EPYC1 پنج سایت اتصال برای روبیسكو دارد ، نشان می دهد كه این واقعاً م worksثر است.”

EPYC1 یک پروتئین با ساختار ضعیف و منبسط شده است و پنج محل اتصال آن به روبیسکو به طور مساوی در طول آن توزیع می شود. محققان همچنین دریافتند که روبیسکو دارای هشت محل اتصال EPYC1 است که به طور مساوی در سطح گلوله مانند آن توزیع شده است. شبیه سازی های رایانه ای نشان داده است که پروتئین EPYC1 با ساختار نامناسب و انعطاف پذیر می تواند چندین تماس را با یک هولوآنزیم روبیسکو برقرار کند یا به آنهایی که همسایه هستند متصل شود. بنابراین ، EPYC1 باعث می شود Rubisco در ماتریس پیرنوئید قرار گیرد.

اگرچه این توضیح رضایت بخشی از نحوه جمع آوری ماتریس را ارائه می دهد ، اما این یک رمز و راز است. سایر پروتئین ها برای از بین بردن روبیسکو در هنگام خراب شدن به آن دسترسی دارند. اگر شبکه EPYC1-Rubisco سخت باشد ، می تواند دسترسی این پروتئین ها به روبیسکو را مسدود کند. با این حال ، او و همکارانش دریافتند که فعل و انفعالات EPYC1 با روبیسکو کاملاً ضعیف است ، بنابراین اگرچه این دو پروتئین می توانند تماس های زیادی با یکدیگر ایجاد کنند ، این تماس ها به سرعت مبادله می شوند.

جونیکاس خاطرنشان می کند: “این به EPYC1 و Rubisco اجازه می دهد تا در حالی که در میعانات بسته بندی شده کاملاً بسته بندی شده هستند ، از روی یکدیگر عبور کنند و به سایر پروتئین های پیرنوئیدی نیز اجازه می دهد به Rubisco دسترسی داشته باشند.” “کار ما رمز و راز دیرینه چگونگی رفتار روبیسکو در ماتریس پیرنوئید را حل می کند.”

گیاهان خشکی فاقد پیرنوئید هستند و دانشمندان بر این باورند که طراحی یک ساختار پیرنوئیدی مانند در گیاهان زیر کشت می تواند رشد آنها را تسریع کند. درک چگونگی مونتاژ پیرنوئید در جلبک ها گام مهمی در جهت چنین تلاشهایی است.

دکتر جیمز مورونی ، استاد زیست شناسی در گروه علوم بیولوژیک در دانشگاه ایالتی لوئیزیانا که آزمایشگاه فتوسنتز را مطالعه می کند ، گفت: “او و همکارانش مطالعه مولکولی بسیار خوبی در مورد فعل و انفعالات پروتئین ها و پروتئین ها بین زیر واحد کوچک روبیسکو و EPYC1 ارائه می دهند.” گیاهان و جلبک ها.

وی افزود: “این كار برای محققانی كه تلاش می كنند ساختارهای پیرنوئیدی مانند را در گیاهان برای بهبود فتوسنتز وارد كنند ، دلگرم كننده است.”

در دنیایی که گرسنگی و بیماری آن را گرفتار کرده است ، می توانیم از هرچه به دست آوریم استفاده کنیم.

###

بودجه: کار توصیف شده در اینجا با کمک مالی بنیاد ملی علوم (National IOS-1359682 و MCB-1935444) به MCJ ، م Instسسات ملی بهداشت (№ DP2-GM-119137) و بنیاد سایمون و موسسه پزشکی هوارد هیوز (№ 55108535) به BDE Deutsche Forschungsgemeinschaft (EN 1194 / 1-1 به عنوان بخشی از FOR2092) ؛ به OM-C از وزارت آموزش و پرورش (MOE سنگاپور) ردیف 2 (№ MOE2018-T2-2-059) ؛ به AJM و NA شورای تحقیقات بیوتکنولوژی و علوم زندگی انگلستان (№ BB / S015531 / 1) و Leverhulme Trust (№ RPG-2017-402) ؛ به FMH از NIH (R01GM071574) ؛ از بورس تحصیلی Deutsche Forschungsgemeinschaft به SAP (№ PO2195 / 1-1) و یک VKC از موسسه ملی علوم پزشکی عمومی مitسسات بهداشتی (№ T32GM007276) کمک هزینه آموزش.

نقل قول: شان هه ، هوی تینگ چو ، دورین متیس ، توبیاس ووندر ، موریتز تی مایر ، نیکی اتکینسون ، آنتونیو مارتینز-سانچز ، فیلیپ دی. جفری ، سارا ا. پورت ، ورونیکا پاتنا ، گوانهوا او ، ویویان کی چن ، فردریک ام. هاگسون ، آلیستر جی. مک کورمیک ، الیور مولر-کاجار ، بنیامین دی انگل ، ژیهنگ ، یو و مارتین سی. جونیکا. اساس ساختاری جداسازی فاز روبیسکو در پیرنوئید. گیاهان طبیعت. 2020. doi: 10.1038 / s41477-020-00811-y

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! هیچ مسئولیتی در قبال صحت گزارشهای خبری منتشر شده در EurekAlert ندارند! از طریق موسسات کمک کننده یا استفاده از هرگونه اطلاعات از طریق سیستم EurekAlert.

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir