Fator auxiliar garante produção de energia eficiente — Strong The One

A fotossíntese é o meio pelo qual plantas, algas e cianobactérias extraem seu “alimento” na forma de biomoléculas ricas em energia da luz solar, dióxido de carbono e água. É um processo complexo, do qual os pesquisadores ainda estão colhendo muitos novos detalhes. Uma equipe liderada pelos biólogos da LMU Thilo Rühle, Bennet Reiter e Prof. Dario Leister resolveu agora outra peça do quebra-cabeça desse processo essencial e elucidou o papel do fator auxiliar CGL160, como relatam os cientistas na revista A célula vegetal.

A fotossíntese ocorre em várias reações parciais nas chamadas membranas tilacóides nos cloroplastos, onde vários pigmentos absorvem a radiação eletromagnética da luz solar. Complexos proteicos específicos em conjunto com ATP sintases convertem então essa energia luminosa em energia química na forma de ATP. Isso permite que a planta, entre outras coisas, sintetize carboidratos como “combustível” rico em energia para a respiração celular. Como ‘máquinas moleculares’, as ATP sintases são, portanto, um componente vital do metabolismo das plantas.

A forma como as ATP sintases são montadas na célula ainda não foi totalmente esclarecida. Baseado no organismo modelo Arabidopsis thalianaos pesquisadores conseguiram agora demonstrar que a proteína CGL160 desempenha um papel fundamental no processo ao recrutar o fator de acoplamento CF₁ da ATP sintase. “A proteína CGL160 fica com sua base na membrana tilacóide, enquanto seu domínio N-terminal se projeta como uma vara e pesca o CF solúvel₁ parte da ATP sintase para fora do fluido dentro dos cloroplastos. Esta porção da proteína liga-se ao CF₁ ‘headpiece’ e facilita a ligação com a porção da ATP sintase embutida na membrana do tilacóide, tornando sua formação consideravelmente mais eficiente”, explica Thilo Rühle.

Raízes evolutivas e adaptações

Mesmo sob condições de crescimento desfavoráveis, a presença de fatores auxiliares como CGL160 se mostra vantajosa: Os biólogos da LMU descobriram que a ausência de CGL160, com seu CF₁-função de ligação, sob condições de deficiência de luz afeta negativamente o desenvolvimento de cloroplastos. “Observamos que a estrutura do cloroplasto dos mutantes correspondentes sofre mais durante dias curtos com apenas oito horas de luz do dia. Avançamos a hipótese, portanto, de que a interação entre o domínio N-terminal de CGL160 e CF₁ é também uma adaptação evolutiva que permite que as plantas lidem melhor em várias condições de luz”, diz Rühle.

Os pesquisadores também encontraram pistas sobre a origem evolutiva do CGL160. Em experimentos com Arabidopsis thalianaeles conseguiram substituir funcionalmente o domínio de membrana de CGL160 pela proteína Atp1 de cianobactérias do gênero Synechocystis. “Cerca de 80 por cento da função pode ser restaurada desta forma. Isso sugere que CGL160 em plantas terrestres pode ter vindo de uma proteína predecessora de cianobactérias”, diz Rühle. De fato, as células vegetais adquiriram seus cloroplastos através da incorporação e integração funcional de cianobactérias.

Potencial rota para a regulação da fotossíntese

Isso desencadeou o surgimento de um complexo plano de síntese para a maquinaria fotossintética. Para entender melhor esse plano, os biólogos da LMU agora querem identificar todos os fatores auxiliares – além de CGL160 e um punhado de outros fatores atualmente conhecidos – que são importantes para a montagem e função de ATP sintases em membranas de tilacoides de plantas. “Assumimos que há muito menos fatores envolvidos aqui do que nos próprios fotossistemas – portanto, a ATP sintase é uma rota potencial mais fácil para a regulação da fotossíntese”, diz Rühle. “No futuro, as pessoas poderão usar esse conhecimento para várias aplicações, como modificar plantas para que possam cobrir de maneira ideal suas necessidades de ATP, mesmo quando expostas a estressores como calor ou condições extremas de luz”.

Fonte da história:

Materiais fornecidos por Ludwig-Maximilians-Universität München. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.