Un estudio en el Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de EE. UU. Identifica nuevos detalles de cómo una molécula de señalización de azúcar ayuda a regular la producción de petróleo en las células vegetales. Como se describe en un artículo que aparece en la revista La célula vegetal , el trabajo podría apuntar a nuevas formas de diseñar plantas para producir cantidades sustanciales de petróleo para su uso como biocombustibles o en la producción de otros productos a base de petróleo.
El estudio se basa en investigaciones previas dirigidas por el bioquímico de Brookhaven Lab, John Shanklin, que estableció vínculos claros entre un complejo de proteínas que detecta los niveles de azúcar en las células vegetales específicamente una subunidad llamada KIN10 y otra proteína que sirve como "interruptor" para el aceiteproducción WRINKLED1. Usando este conocimiento, el equipo de Shanklin demostró recientemente que podían usar combinaciones de variantes genéticas que aumentan la acumulación de azúcar en las hojas de las plantas para aumentar la producción de aceite. El nuevo trabajo proporciona una comprensión más detallada del vínculo entre la señalización del azúcar y el aceite.producción, identificando con precisión qué moléculas regulan el equilibrio y cómo.
"Si fueras una célula, querrías saber si deberías fabricar nuevos compuestos o descomponer los existentes", dijo Shanklin. "Producir petróleo es exigente; quieres hacerlo cuando tienes mucha energía,- que en las celdas se mide por la cantidad de azúcar disponible. Al comprender cómo la disponibilidad de azúcar impulsa la producción de petróleo, esperamos encontrar formas de lograr que las plantas aumenten la prioridad de producir petróleo ".
La investigación anterior del equipo reveló algunos detalles bioquímicos clave del acto de equilibrio de azúcar y aceite. Específicamente, encontraron que cuando los niveles de azúcar son bajos, la porción KIN10 del complejo sensor de azúcar detiene la producción de petróleo al desencadenar la degradación del aceite "en el interruptor "WRINKLED1. Los altos niveles de azúcar de alguna manera evitaron esta degradación, dejando la proteína en el interruptor estabilizada para producir aceite. Pero los científicos no entendieron exactamente cómo."
Para el nuevo artículo, los primeros autores Zhiyang Zhai y Jantana Keereetaweep dirigieron una investigación detallada para desentrañar cómo interactúan estos actores moleculares para aumentar la producción de petróleo cuando el azúcar es abundante.
El equipo usó una técnica emergente, llamada termoforesis en microescala, que usa tintes fluorescentes y calor para medir con precisión la fuerza de las interacciones moleculares.
"Usted etiqueta las moléculas con un tinte fluorescente y mide cómo se alejan de una fuente de calor", explicó Shanklin. "Luego, si agrega otra molécula que se une a la molécula etiquetada, cambia la velocidad a la que la molécula etiquetadase aleja del calor "
"La rápida aplicación de Jan y Zhiyang de esta novedosa técnica a este difícil problema de investigación fue clave para resolverlo", dijo Shanklin.
Entre las sustancias incluidas en el estudio se encontraba una molécula conocida como trehalosa 6-fosfato T6P, cuyos niveles aumentan y disminuyen con los del azúcar. El estudio reveló que T6P interactúa directamente con el componente KIN10 del sensor de azúcarcomplejo. Y mostró cómo esa unión interfiere con la capacidad de KIN10 de cerrar la biosíntesis de aceite.
"Al medir las interacciones entre muchas moléculas diferentes, determinamos que la molécula de señalización de azúcar, T6P, se une con KIN10 e interfiere con su interacción con un intermediario previamente no identificado en este proceso, conocido como GRIK1, que es necesario para que KIN10etiqueta WRINKLED1 para destrucción. Esto explica cómo la señal afecta la cadena de eventos y conduce a una mayor producción de petróleo ", dijo Shanklin." No es solo el azúcar sino la molécula de señalización que sube y baja con el azúcar lo que inhibe el mecanismo de cierre del aceite."
Para poner este conocimiento en acción para aumentar la producción de petróleo, los científicos necesitarán aún más detalles. Por lo tanto, el siguiente paso será obtener una mirada de cerca a la interacción de T6P con su proteína objetivo, KIN10, en Brookhaven's NationalSynchrotron Light Source II NSLS-II. Esta instalación de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE produce rayos X extremadamente brillantes, que el equipo utilizará para revelar exactamente cómo se unen las moléculas que interactúan.
"Con NSLS-II en Brookhaven Lab, estamos en el lugar perfecto para llevar esta investigación a la siguiente etapa", dijo Shanklin. "Hay herramientas únicas disponibles en la Fuente de Luz que nos permitirán agregar detalles a nivel atómico".a las interacciones que descubrimos "
Y esos detalles podrían señalar formas de cambiar la secuencia de KIN10, la proteína objetivo de T6P, para imitar los efectos de la interacción y modificar los circuitos reguladores de la célula para priorizar la producción de petróleo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Brookhaven . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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