Nalulutas ng mga Siyentista ang Misteryo ng Enigmatic Organelle, Pyrenoid

Algae algae Chlamydomonas reinhardtii. Kredito: Larawan ni He et al

Ang Carbon ay isa sa pinakamalaking mga bloke ng buhay sa Earth. Karamihan sa kapaligiran ng ating planeta, kung saan matatagpuan ito sa anyo ng carbon dioxide. Ang carbon ay pumapasok sa katawan ng tao higit sa lahat sa pamamagitan ng potosintesis, na nagsasama ng carbon dioxide sa mga compound na kumikilos bilang mahahalagang biomolecule compound at nagpapalitaw ng isang pandaigdigang kadena ng pagkain. Halos isang-katlo ng prosesong ito sa buong mundo ay binubuo ng mga solong cell na algae na nakatira sa mga karagatan (higit na marami ang gawa sa mga halaman).

Ang enzyme na gumagawa ng unang hakbang upang gawing asukal ang carbon dioxide ay isang malaking protina na tinatawag na Rubisco na binubuo mula sa walong magkaparehong mga subunit at ang parehong malalaking mga subunits na nakaayos nang pantay. Ang lahat ng mga bahagi ng pagpupulong na ito, na tinatawag na holoenzyme, ay gumagana nang sama-sama upang maisagawa ang Rubisco na gawa sa enzymatic. Ang antas ng aktibidad ng Rubisco – at sa pamamagitan ng extension, ang rate kung saan maaaring lumaki ang mga halaman at lumot – ay limitado sa pag-access nito sa carbon dioxide. Ang libreng carbon dioxide ay maaaring maubos sa tubig, kaya’t ang mga aquatic algae bilang Chlamydomonas reinhardtii minsan mahirap hanapin na ang Rubisco ay gumagana nang husto. Upang mapigilan ito, ang mga algae na ito ay nag-convert ng isang espesyal na istraktura na tinatawag na isang pyrenoid upang magbigay ng carbon dioxide na puro sa Rubisco. Napakahalaga ng pyrenoid na mayroon ang halos lahat ng mga algae sa mundo. Ang iba’t ibang mga uri ng algae ay naisip na binago ang istraktura nang nakapag-iisa.

“Ang tumutukoy na kadahilanan ng isang pyrenoid ay ang matrix, isang malaking likidong tulad ng likido na naglalaman ng halos lahat ng Rubisco cell,” paliwanag ni Jonikas, isang Katulong na Propesor sa Kagawaran ng Biology sa Polyeton.

Rubisco at EPYC1 Pyrenoid Matrix

Ang Rubisco (tsaa) ay konektado at nakagapos ng EPYC1 (orange) sa isang pyrenoid matrix. Subtitle: Ang mga mananaliksik ng Princeton na si Shan He, Martin Jonikas, at mga kasamahan ay natagpuan kung paano pinagsama ang Rubisco holoenzymes upang bumuo ng isang matrix na katulad ng algal pyrenoid likido, isang organel na nag-uugnay sa carbon dioxide sa mga asukal. Ang isang detalyadong pag-aaral ng mga natuklasan ng koponan ay nai-publish noong Nobyembre 23, 2020 sa journal na Mga Halaman sa Kalikasan. Kredito: Larawan ni He et al.

Ang Rubisco ay isang pangunahing bahagi ng pyrenoid matrix, ngunit hindi lamang ito; noong 2016, natuklasan ng lab ni Jonikas ang isa pang malaking protina sa isang pyrenoid na tinatawag na EPYC1. Sa kanilang papel sa 2016, ipinakita ng koponan ni Jonikas na ang EPYC1 ay nagbubuklod sa Rubisco at tumutulong na patatagin ang Rubisco sa isang pyrenoid. Sinabi ng mga mananaliksik na ang EPYC1 ay gumaganap bilang isang molekular na pandikit na nagbubuklod sa Rubisco holoenzymes. Ang Postdoc Shan He, kasama ang mga kasamahan sa Jonikas board at mga kalahok mula sa Alemanya, Singapore at England, ay nagsimulang tuklasin ang ideya.

“Sa aming kasalukuyang tungkulin, pinatutunayan namin na ganito talaga ito gumagana,” sabi ni Jonikas, “sa pamamagitan ng pagpapakita na ang EPYC1 ay may limang mga umiiral na site para sa Rubisco, na pinapayagan itong ‘isama’ ang higit pang Rubisco holoenzymes.”

Ang EPYC1 ay isang nababaluktot, pinalawak na protina, at ang limang mga site na nagbubuklod sa Rubisco ay pantay na ipinamamahagi sa haba nito. Nalaman din ng mga investigator na ang Rubisco ay mayroong walong EPYC1 na mga puntos na umiiral na pantay na ipinamamahagi sa mala-bola na ibabaw nito. Ipinakita ng pagmomodelo ng computer na ang maayos at nababaluktot na mga protina ng EPYC1 ay maaaring gumawa ng maraming pakikipag-ugnayan sa isang solong Rubisco holoenzyme o isang kalapit na tulay na magkasama. Sa ganitong paraan, hinihimok ng EPYC1 si Rubisco na pagsamahin sa isang pyrenoid matrix.

Habang nagbibigay ito ng isang kasiya-siyang paliwanag kung paano isinasama ang matrix, lumilikha ito ng isang bagay ng isang kabuluhan. Ang ilang mga protina ay kailangang maabot ang Rubisco upang ayusin ito kapag masira ito. Kung ang network ng EPYC1-Rubisco ay malakas, maaari nitong harangan ang mga protina na ito mula sa maabot ang Rubisco. Gayunpaman, nalaman niya at ng kanyang mga kasamahan na ang pakikipag-ugnayan ng EPYC1 sa Rubisco ay labis na mahina, kaya’t kahit na ang dalawang protina na ito ay maaaring bumuo ng maraming mga pakikipag-ugnayan sa bawat isa, ang mga contact na ito ay mabilis na nakikipag-ugnayan.

“Pinapayagan nitong makapasa ang EPYC1 at Rubisco sa kanilang sarili habang nananatili sa isang lugar na puno ng tubig, na pinapayagan ang iba pang mga protina ng pyrenoid na maabot din ang Rubisco,” sabi ni Jonikas. “Nalulutas ng aming trabaho ang mahabang misteryo kung paano nakulong si Rubisco sa isang pyrenoid matrix”.

Ang mga halaman sa lupa ay hindi naglalaman ng mga pyrenoid, at iniisip ng mga siyentista na ang engineering sa mga istrukturang tulad ng pyrenoid sa mga halaman ng halaman ay maaaring dagdagan ang kanilang mga rate ng paglago. Ang pag-unawa sa kung paano ang synthesize ng pyrenoid sa algae ay nagpapahiwatig ng isang mahalagang hakbang patungo sa nasabing pagsisikap.

“Siya at ang kanyang mga kasamahan ay nagbigay ng mahusay na pagsasaliksik sa molekula sa pakikipag-ugnayan ng mga protina at protina sa pagitan ng sub-ahente ni Rubisco at EPYC1,” sabi ni Dr. James Moroney, Propesor ng Biology sa Kagawaran ng Biological Science sa Louisiana State University, na ang laboratoryo ay nag-aral ng photosynthesis sa mga halaman at algae.

“Ang gawaing ito ay naghihikayat sa mga mananaliksik na sumusubok na isama ang mga istrakturang tulad ng pyrenoid sa mga halaman upang mapabuti ang potosintesis,” dagdag niya.

Sa mundong nasalanta ng gutom at sakit, maaari nating samantalahin ang bawat opurtunidad na maaari nating makuha.

Mga Sanggunian: “Ang pundasyon ng paghahati ng bahagi ng Rubisco sa pyrenoid” nina Shan He, Hui-Ting Chou, Doreen Matthies, Tobias Wunder, Moritz T. Meyer, Nicky Atkinson, Antonio Martinez-Sanchez, Philip D. Jeffrey, Sarah A. Port, Veronika Patena, Guanhua He, Vivian K. Chen, Frederick M. Hughson, Alistair J. McCormick, Oliver Mueller-Cajar, Benjamin D. Engel, Zhiheng Yu at Martin C. Jonikas, 23 Nobyembre 2020, Mga Likas na Halaman.
SEKSYON: 10.1038 / s41477-020-00811-y

Pagpopondo: Ang gawaing inilarawan dito ay suportado ng mga gawad sa MCJ mula sa National Science Foundation (nos IOS-1359682 at MCB-1935444), National Institutes of Health (blg. DP2-GM-119137), at ang Simons Foundation at -Howard Hughes Medical Institute (blg. 55108535); sa BDE ni Deutsche Forschungsgemeinschaft (EN 1194 / 1-1 bilang bahagi ng FOR2092); sa OM-C. Department of Education (MOE Singapore) Tier 2 (no. MOE2018-T2-2-059); sa AJM at NA ng UK Biotechnology and Biological Science Research Council (blg BB / S015531 / 1) at ang Leverhulme Trust (blg. RPG-2017-402); sa FMH ng NIH (R01GM071574); sa SAP ni Deutsche Forschungsgemeinschaft pakikisama (blg. PO2195 / 1-1); at sa VKC ng National Institute of General Medical Science ng Institutes of Health (blg T32GM007276) isang bigyan ng pagsasanay.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang sinaunang ilog ng Delta ay minsang nagdadala ng likidong tubig sa ibabaw ng Mars

Eberselded Crete Delta: Ang sinaunang istraktura ng sinaunang ilog na Delta ay nagdala ng likidong tubig sa ibabaw ng Mars. Kredito: ESA /...

Ang pagtuklas ng COVID-19 ng sticker ng balat

Ang mga inhinyero sa Unibersidad ng Missouri ay isinusulong ang komersyal na naisusuot na pamilihan ng bioelectronics sa pamamagitan ng pagbuo ng isang malakihang...

Ang Unang Mapa ng 3D Soundtrack para sa Panloob na Tainga na Ginawa Ng Advanced na Teknolohiya ng X-ray

Cochlea ear at auditory nerve membrane. Ang mga banda ng oktaba ay binibigyan ng iba't ibang kulay. Ang mga tao ay makakahanap...

Ang tagumpay sa tagumpay para sa solar fuel na ginawa ng paghahati ng tubig

Gumamit ang mga mananaliksik ng parehong mga computer at mikroskopyo upang malaman ang isang paraan upang potensyal na madagdagan ang pagganap ng aparato, gamit...

Ang 42,000-taong-gulang na mga puno ay nagdidirekta ng tumpak na pagtatasa ng huling pagbabago ng magnetic field ng Daigdig

Ang tala ng mga sinaunang puno ng lung mula sa Nagava, New Zealand. Kredito: Nelson Parker Ang mga sukat ng radiocarbon ng mga labi...

Newsletter

Subscribe to stay updated.