Ilmuwan Mengungkap Misteri Misterius Organel, Pyrenoid

Alga di dalam air Chlamydomonas reinhardtii. Kredit: Foto oleh He et al

Udara adalah salah satu penyusun utama kehidupan di bumi. Itu melimpah di atmosfer kita, yang ditemukan dalam karbon dioksida. Udara diserap ke dalam tubuh bumi terutama melalui fotosintesis, yang menggabungkan karbon dioksida menjadi gula, yang bertindak sebagai komponen utama energi dan menghasilkan makanan di seluruh dunia. Sekitar sepertiga dari sistem dunia terdiri dari alga yang hidup di laut yang sama (kebanyakan dari tumbuhan).

Enzim yang digunakan untuk mensintesis karbon dioksida dalam gula adalah Rubisco protein bermutu tinggi yang disintesis dari delapan kelompok kecil dari delapan kelompok identik yang disintesis bersama. Semua bagian perakitan, yang disebut holoenzim, bekerja sama untuk menjalankan fungsi enzimatis Rubisco. Jumlah pekerjaan Rubisco – dan terlebih lagi, jumlah vegetasi dan pertumbuhan alga – dibatasi karena emisi karbon dioksida. Karbondioksida bebas dapat direduksi dalam air, itulah sebabnya alga seperti itu Chlamydomonas reinhardtii Terkadang sulit bagi Rubisco untuk bekerja begitu keras. Untuk mengatasinya, alga mengubah sejenis pyrenoid untuk melepaskan karbon dioksida ke Rubisco. Pyrenoid sangat penting sehingga hampir semua alga di dunia memilikinya. Berbagai jenis alga diperkirakan telah mengubah strukturnya sendiri.

Jonikas, Asisten Profesor Biologi Molekuler di Princeton, menjelaskan: “Pirenoid adalah organ terpenting dalam tubuh.

Rubisco adalah Matriks Pyrenoid EPYC1

Rubisco (teal) disintesis dan digabungkan dengan EPYC1 (oranye) dalam matriks pyrenoid. Judul: Peneliti Princeton Shan He, Martin Jonikas, dan rekannya menemukan bagaimana holoenzim Rubisco bergabung untuk membentuk cairan seperti alga pyrenoid, organel yang mendorong sintesis karbon dioksida dalam gula. Laporan penelitian tentang temuan tim diterbitkan 23 November 2020 di jurnal Nature Plants. Kredit: Foto oleh He et al.

Rubisco adalah komponen utama dari matriks pyrenoid, tetapi bukan satu-satunya; pada 2016, lab Jonikas menemukan protein besar di pyrenoid yang disebut EPYC1. Dalam makalah 2016 mereka, tim Jonikas menunjukkan bahwa EPYC1 mengikat Rubisco dan mendukung stabilitas Rubisco di pyrenoid. Para peneliti mengatakan bahwa EPYC1 bertindak sebagai perekat yang mengikat holoenzim Rubisco. Postdoc Shan He, bersama dengan rekan lab Jonikas dan kolega di Jerman, Singapura dan Inggris, mulai menguji ini.

“Kami sedang bekerja di sini, menunjukkan bahwa inilah cara kerjanya,” kata Jonikas, “menunjukkan bahwa EPYC1 memiliki lima situs pengikat Rubisco, yang memungkinkannya untuk ‘menghubungkan’ beberapa holoenzim rubenzco.”

EPYC1 adalah protein yang stabil dan sangat mudah menguap, dan lima ikatan Rubisco-nya didistribusikan secara merata. Para peneliti juga menemukan bahwa Rubisco memiliki delapan halaman penjilidan EPYC1 yang didistribusikan secara merata di seluruh permukaannya. Simulasi komputer menunjukkan bahwa protein EPYC1 yang stabil mampu berikatan dengan satu holoenzim Rubisco atau jembatan bersama. Dengan cara ini, EPYC1 mendorong Rubisco untuk berinteraksi dengan matriks pyrenoid.

Meskipun hal ini dengan jelas menjelaskan bagaimana matriks terakumulasi, hal ini menghasilkan sesuatu yang berlawanan dengan intuisi. Beberapa protein diperlukan agar Rubisco dapat diperbaiki setelah kedaluwarsa. Jika jaringan EPYC1-Rubisco kuat, dapat mencegah protein ini mencapai Rubisco. Namun, He dan rekan kerjanya menemukan bahwa ikatan EPYC1 dengan Rubisco lemah, karena meskipun kedua protein tersebut dapat terhubung dalam jumlah besar, namun ini berubah dengan cepat.

“Hal ini memungkinkan EPYC1 dan Rubisco untuk melewati satu sama lain dan tetap dalam kondensat penuh, memungkinkan protein pyrenoid lainnya terhubung kembali dengan Rubisco,” kata Jonikas. “Pekerjaan kami memecahkan misteri lama tentang bagaimana Rubisco bekerja bersama dalam matriks pyrenoid”.

Tanaman taman tidak mengandung pyrenoid, dan para ilmuwan berpikir bahwa mensintesis pyrenoid menjadi tanaman dapat meningkatkan pertumbuhannya. Memahami bagaimana pyrenoid dikumpulkan dalam alga berarti bagian penting dari proses ini.

Dr. James Moroney, Profesor Biologi di Departemen Ilmu Biologi di Louisiana State University, yang labnya melakukan penelitian tentang fotosintesis pada tumbuhan dan alga.

“Pekerjaan ini menginspirasi bagi para peneliti yang mencoba membuat struktur mirip pyrenoid pada tumbuhan untuk fotosintesis,” tambahnya.

Di dunia yang penuh dengan kelaparan dan penyakit, kita dapat menggunakan apa pun yang kita bisa untuk mempromosikan diri kita sendiri.

Buku: “The Difficult Foundations of Rubisco in the Pyrenoid” oleh 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 dan Martin C. Jonikas, 23 November 2020, Tumbuhan Alami.
CHITANI: 10.1038 / s41477-020-00811-y

Pendanaan: Pekerjaan yang disebutkan di sini didanai oleh pendanaan MCJ dari National Science Foundation (nos IOS-1359682 dan MCB-1935444), National Institutes of Health (no. DP2-GM-119137), dan Simons Foundation dan Howard Hughes Medical Institute (no. 55108535); kepada BDE dan Deutsche Forschungsgemeinschaft (EN 1194 / 1-1 sebagai bagian dari FOR2092); ke OM-C. dan Kementerian Pendidikan (MOE Singapura) Bagian 2 (no. MOE2018-T2-2-059); kepada AJM dan NA penulis dari UK Biotechnology and Biological Sciences Research Council (no. BB / S015531 / 1) dan Leverhulme Trust (no. RPG-2017-402); buka penulis FMH NIH (R01GM071574); dalam asosiasi SAP dan Deutsche Forschungsgemeinschaft (no. PO2195 / 1-1); dan di VKC dan bantuan pelatihan Institut Nasional Ilmu Kedokteran Umum dari Institut Kesehatan (no. T32GM007276).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.