En un estudio innovador que se publicó recientemente en Plantas naturalesLos investigadores han progresado considerable en la comprensión del complejo proceso de reparación del sistema fotográfico II (PSII), un mecanismo crucial para mantener el proceso de medios de vida de la fotosíntesis en algas verdes y plantas. Este estudio, dirigido por el profesor Liu Zhenfeng, del Instituto de Biofísica de la Academia de Ciencias de China, se sumerge en el papel de la proteína 30 (TEF30) enriquecida por tilacoides en el ensamblaje y reparación de PSII en Chlamydomonas reinhardtiiUn organismo modelo ampliamente utilizado en la investigación de plantas.
Photo System II es la única máquina orgánica que puede dividir las moléculas de agua en oxígeno con la ayuda de la luz solar, lo que la hace esencial para la producción global de oxígeno y la conversión de energía solar. Sin embargo, este complejo vital es muy susceptible al daño debido a las altas condiciones de la luz, lo que requiere un proceso de reparación complicado por el cual sus componentes se desmantelan y reasignan, en particular el reemplazo de la proteína D1 en el centro de reacción.
Aunque investigaciones anteriores proporcionaron información sobre las primeras etapas de la reparación de PSII, los mecanismos que organizan las fases posteriores hasta ahora no estaban claras. Este estudio ha utilizado técnicas avanzadas, combinando la purificación de afinidad de anticuerpos con ultracentrifugación de gradiente de densidad de éxito para aislar los complejos intermediarios de recuperación de PSII a TEF30. Mediante la microscopía crioelectrónica con una partícula (CRYO-EM), el equipo ha aclarado con éxito las estructuras de resolución casi atomaria de cuatro complejos intermediarios PSII únicos que contienen TEF30: TEF30-C, TEF302-C2-I, TEF302-C2 y TEF30-C2.
Las ideas estructurales revelaron que TEF30 interactúa con el lado estromal del complejo de núcleo PSII (PSII-C) y forman varios contactos polares con cuatro subsunes de núcleo: D1, D2, CP43 y PSBI. La afinidad vinculante entre TEF30 y PSII-C se confirmó mediante pruebas de interferometría de biolayer, que enfatizó la fuerza de esta interacción.
Al comparar sistemáticamente las estructuras de los complejos intermedios identificados con los del PSII-superplex adulto (PSII-SC), los investigadores identificaron diferentes formas de dímeros PSII-C por primera vez. Sus hallazgos han llevado a la propuesta de un modelo que ilustra cómo los diferentes módulos dentro del complejo PSII se reorganizan durante el ciclo de reparación, mediado por TEF30, que finalmente facilita la maduración del súper complejo de PSII.
El profesor Liu ha pronunciado la importancia de estos hallazgos y declaró que comprender el papel de TEF30 en la reparación de PSII es crucial para promover el conocimiento de los eventos moleculares en los organismos fotosintéticos, especialmente bajo un ligero estrés continuo. Se espera que las ideas estructurales obtenidas de este estudio ofrezcan valiosos marcos para futuras investigaciones destinadas a mejorar la eficiencia fotosintética de los cultivos, que pueden contribuir a las mejoras agrícolas y la seguridad alimentaria a la luz de los desafíos ambientales.
