Los investigadores introdujeron un mecanismo de proteína vegetal en bacterias para ayudar a avanzar 50 años de esfuerzo

RIPE, o Realización de una mayor eficiencia fotosintética, dirigido por la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, está diseñando cultivos para que sean más productivos mejorando la fotosíntesis, el proceso natural que utilizan todas las plantas para convertir la luz solar en energía y rendimiento. RIPE cuenta con el apoyo de la Fundación Bill y Melinda Gates, la Fundación para la Investigación sobre Alimentación y Agricultura y la Oficina de Asuntos Exteriores, Commonwealth y Desarrollo del Reino Unido.

Este trabajo se llevó a cabo con el objetivo de comprender y mejorar Rubisco, la proteína de los cloroplastos de las plantas que inicia la fijación del dióxido de carbono atmosférico en azúcares durante el proceso de fotosíntesis. A diferencia de muchas otras proteínas en la fotosíntesis, Rubisco es lenta y requiere una serie de 'acompañantes' para funcionar correctamente. Las investigaciones realizadas en las últimas décadas han identificado a la mayoría, posiblemente a todos, de estos socios. Esto proporciona a los científicos nuevas capacidades para estudiar y acelerar la planta Rubisco en Escherichia coli, comúnmente conocida como E. coli, una bacteria que se encuentra en el medio ambiente, los alimentos y los intestinos humanos, y un huésped utilizado a menudo en la ciencia para estudiar más rápidamente. proteínas.

En un nuevo artículo publicado en el Revista de botánica experimental, el equipo de la ANU demostró la utilidad de una herramienta de expresión de E. coli robusta y genéticamente modular. El trabajo se basa en una herramienta de expresión comparable desarrollada en el laboratorio de Manajit Hayer-Hartl para proporcionar un nuevo sistema más adecuado para mejorar la eficiencia de Rubisco.

'Montar esta nueva estrategia de bioingeniería bacteriana y comparar su eficiencia en relación con los cloroplastos naturales fue un desafío a largo plazo', dijo Whitney, profesor de la Escuela de Investigación de Biología de la ANU. 'Afortunadamente, esta nueva tecnología ahora nos proporciona un rendimiento experimental sin precedentes con resultados disponibles en cuestión de días en lugar de los meses que tomaría nuestro lento y costoso método de prueba tradicional utilizando plantas transgénicas'.

Si bien este nuevo sistema de bioingeniería de E. coli Rubisco necesitará ajustes de diseño adicionales para adaptar su compatibilidad con diferentes cultivos, Whitney confía en que su investigación proporcione un punto de inflexión crítico para poder optimizar la actividad de Rubisco.

'Ahora podemos aplicar la herramienta de optimización de proteínas de Directed Evolution, una herramienta que ya hemos utilizado para acelerar el CO₂-tasas de fijación en varias formas diferentes no vegetales, para plantar Rubisco', dijo Whitney. 'Una vez que hagamos eso, podremos introducir los cambios deseados para acelerar Rubisco en los cultivos mediante la edición de genes. Luego veremos los beneficios en el rendimiento fotosintético y el impacto en el crecimiento y el rendimiento de las plantas'.