Svelato un meccanismo chiave della fotosintesi

La scoperta, pubblicata su Nature, potrebbe un giorno portare ad ottenere una sorta di fotosintesi "ridisegnata" per avere rese più elevate e soddisfare le urgenti esigenze di sicurezza alimentare del pianeta
Stefano Pisani, 29 Novembre 2019
Micron
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Giornalista Scientifico

Un gruppo di scienziati è riuscito a venire a capo di uno dei grandi misteri che riguarda il processo della fotosintesi. I ricercatori hanno infatti decifrato la struttura di uno dei componenti chiave della fotosintesi, e questa scoperta potrebbe portare ad ottenere un giorno una sorta di fotosintesi “ridisegnata” per avere rese più elevate e soddisfare le urgenti esigenze di sicurezza alimentare del Pianeta.

Lo studio, condotto da scienziati dell’Università di Sheffield in collaborazione con il Centro di biologia molecolare strutturale “Astbury” presso l’Università di Leeds e pubblicato sulla rivista Nature, rivela in particolare la struttura del citocromo b6f, il complesso proteico che influenza in modo molto significativo la crescita delle piante attraverso la fotosintesi.

La fotosintesi rappresenta il fondamento della vita sulla Terra. Questo meccanismo fornisce infatti cibo, ossigeno ed energia, elementi che sostengono la biosfera e la civiltà umana. Utilizzando un modello strutturale ad alta risoluzione, il gruppo di ricercatori ha scoperto che questo complesso proteico assicura la connessione elettrica tra le due proteine ​​della clorofilla alimentate dalla luce (chiamate Photosystems I e II) che sono presenti nel cloroplasto delle cellule vegetali che convertono la luce solare in energia chimica.

Lorna Malone, prima autrice dello studio e dottoranda presso il Dipartimento di biologia molecolare e biotecnologie dell’Università di Sheffield, ha spiegato: «Il nostro studio fornisce importanti nuove intuizioni su come il citocromo b6f utilizza la corrente elettrica che lo attraversa per alimentare una specie di ‘batteria di protoni’». In questo modo, questa energia immagazzinata può quindi essere utilizzata per creare l’ATP, che funziona come una sorta di ‘moneta’ energetica delle cellule viventi. «In definitiva – ha continuato la ricercatrice – questa reazione fornisce l’energia di cui le piante hanno bisogno per trasformare l’anidride carbonica in carboidrati e biomassa che sostengono la catena alimentare globale».

Il modello strutturale ad alta risoluzione, determinato utilizzando la microscopia crioelettronica a singola particella, ha presentato nuovi dettagli sull’ulteriore funzione del citocromo b6f come sensore che ottimizza l’efficienza fotosintetica in risposta ai cambiamenti delle condizioni ambientali. Questo meccanismo di risposta protegge la pianta da danni che si possono verificare durante l’esposizione a condizioni ostiche come la siccità o l’eccesso di luce. «Il citocromo b6f è il cuore pulsante della fotosintesi e svolge un ruolo cruciale nella regolazione dell’efficienza fotosintetica» ha spiegato Matt Johnson, biochimico dell’Università di Sheffield e che fa parte del gruppo di supervisori dello studio. «Precedenti studi hanno dimostrato che manipolando i livelli di questo complesso possiamo far crescere piante migliori e più grandi. Con i nuovi indizi che abbiamo ottenuto dalla struttura che abbiamo elaborato, possiamo sperare di ridisegnare razionalmente la fotosintesi delle piante coltivate, in modo da ottenere raccolti più abbondanti che vadano a rispondere agli urgenti bisogni di sostentamento di una popolazione globale che, secondo le previsioni, potrebbe arrivare a 9-10 miliardi di individui entro il 2050».

I ricercatori ora cercheranno di stabilire in che modo il citocromo b6f è controllato da una miriade di proteine ​​regolatorie e come questi elementi regolatori riescono a influenzare le funzioni dell’intero complesso.

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