Un enzima rende possibile la progettazione di colture divoratrici di carbonio

Un enzima rende possibile la progettazione di colture divoratrici di carbonio
Un enzima rende possibile la progettazione di colture divoratrici di carbonio

Una scoperta biochimica potrebbe aiutare a progettare colture resistenti al clima in grado di assorbire la CO2 dall’atmosfera in modo più efficiente, contribuendo a produrre più cibo nel processo.

I ricercatori dell’ANU (Australian National University) e dell’Università di hanno determinato come funziona un enzima critico “nascosto nel progetto della natura”, gettando nuova luce su come le cellule controllano i processi chiave nella fissazione del carbonio, un processo fondamentale per la vita sulla Terra.

La ricerca, pubblicata su Science Advances, dimostra una funzione precedentemente sconosciuta di un enzima chiamato anidrasi carbonica carbossisomiale (CsoSCA), presente nei cianobatteri, chiamati anche alghe blu-verdi, nel massimizzare la capacità dei microrganismi di estrarre l’anidride carbonica dall’atmosfera.

I cianobatteri sono comunemente noti per le loro fioriture tossiche nei laghi e nei fiumi. Ma questi piccoli organismi blu-verdi sono molto diffusi e vivono anche negli oceani del mondo.

PICCOLI SUPEREROI DEL CARBONIO

Sebbene possano rappresentare un pericolo per l’ambiente, i ricercatori li descrivono come “piccoli supereroi del carbonio”. Attraverso il processo di fotosintesi, svolgono un ruolo importante nel catturare ogni anno circa il 12% dell’anidride carbonica mondiale.

Il ricercatore e primo autore del lavoro Sacha Pulsford, dell’ANU, descrive quanto questi microrganismi siano straordinariamente efficienti nel catturare il carbonio.

“A differenza delle piante, i cianobatteri hanno un sistema chiamato meccanismo di concentrazione dell’anidride carbonica (CCM), che consente loro di fissare il carbonio dall’atmosfera e convertirlo in zuccheri a un ritmo significativamente più veloce rispetto alle piante e alle specie vegetali standard”, ha affermato.

Nel cuore del CCM ci sono grandi compartimenti proteici chiamati carbossisomi. Queste strutture sono responsabili del sequestro dell’anidride carbonica, dell’alloggiamento della CsoSCA e di un altro enzima chiamato Rubisco. Gli enzimi CsoSCA e Rubisco lavorano all’unisono, dimostrando la natura altamente efficiente del CCM. CsoSCA lavora per creare un’elevata concentrazione locale di anidride carbonica all’interno del carbossisoma che Rubisco può quindi fagocitare e convertire in zuccheri da mangiare per le cellule.

L’autore principale, il dottor Ben Long dell’Università di Newcastle, ha dichiarato: “Fino ad ora, gli scienziati non erano sicuri di come fosse controllato l’enzima CsoSCA. Il nostro studio si è concentrato sullo svelare questo mistero, in particolare in un importante gruppo di cianobatteri, trovato in tutto il mondo. trovato era del tutto inaspettato.

“L’enzima CsoSCA danza al ritmo di un’altra molecola chiamata RuBP, che lo gira come un interruttore. Pensa alla fotosintesi come a fare un panino. L’anidride carbonica dell’aria è il ripieno, ma una cellula fotosintetica deve fornire il pane. Questo è RuBP Proprio come il pane è necessario per fare un panino, la velocità con cui l’anidride carbonica viene convertita in zucchero dipende dalla velocità con cui viene fornito il RuBP.

“La velocità con cui l’enzima CsoSCA fornisce anidride carbonica a Rubisco dipende dalla quantità di RuBP presente. Quando ce n’è abbastanza, l’enzima si attiva. Ma se la cellula esaurisce il RuBP, l’enzima si spegne, causando un sistema altamente sintonizzato. ” E sorprendentemente, l’enzima CsoSCA è stato incorporato nel progetto della natura fin dall’inizio, in attesa di essere scoperto”.

Gli scienziati affermano che l’ingegneria delle colture che siano più efficienti nel catturare e utilizzare l’anidride carbonica darebbe un notevole impulso al settore agricolo migliorando notevolmente i raccolti e riducendo al contempo la domanda di fertilizzanti azotati e sistemi di irrigazione. Ciò garantirebbe inoltre che i sistemi alimentari mondiali siano più resilienti ai cambiamenti climatici.

 
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