Teknologi prototipe menyusut AI untuk menghadirkan fungsionalitas seperti otak dalam satu perangkat yang kuat - ScienceDaily
Top News

Ilmuwan menemukan motif yang memandu perakitan alga pyrenoid – ScienceDaily


Lain kali Anda mengunjungi danau atau pantai, tarik napas dalam-dalam. Saat Anda menghembuskan napas, luangkan waktu sejenak untuk berterima kasih atas hal-hal kecil: khususnya, untuk ganggang mikroskopis bersel tunggal di dalam tanah dan perairan di sekitar Anda yang mengekstraksi karbon dioksida yang baru saja Anda embuskan dan memasukkannya ke dalam gula yang pada akhirnya akan menjadi gula. digunakan oleh setiap organisme lain di biosfer. Sekitar 30% dari aktivitas ini, secara global, dilakukan oleh struktur khusus dalam alga yang disebut pyrenoid.

Untuk memvisualisasikan pyrenoid, pikirkan buah delima. Pyrenoid mengandung kernel Rubisco, enzim yang melakukan pekerjaan molekuler untuk memasukkan karbon dioksida ke dalam gula. Kernel ini tertanam dalam daging pendukung, atau matriks, dari protein lain, yang dikelilingi oleh kulit terluar yang terbuat dari pati. Buahnya agak dimakan cacing; itu penuh dengan saluran seperti jari – sebenarnya, tubulus tertutup oleh membran – yang mengirimkan karbon dioksida pekat ke kernel Rubisco. Tubulus penting untuk fungsi pyrenoid karena alga yang ditularkan melalui air seperti Chlamydomonas reinhardtii akan berjuang untuk mendapatkan cukup karbon dioksida untuk menjaga Rubisco beroperasi pada kapasitas puncak.

Pirenoid menyajikan beberapa teka-teki bagi para ilmuwan. Misalnya, bagaimana protein yang menyusun pyrenoid diarahkan ke sana, dan bagaimana mereka mengaturnya menjadi susunan yang sedemikian rumit, telah menjadi misteri yang tak kunjung hilang. Pekerjaan baru dari laboratorium Martin Jonikas, Asisten Profesor di Departemen Biologi Molekuler di Princeton, dan kolaborator, kini telah memecahkan teka-teki ini.

“Penemuan awal yang penting dibuat secara kebetulan,” kata Jonikas.

Penelitian Ahli Biologi Molekuler Moritz Meyer dan rekannya mencoba untuk mengidentifikasi protein apa yang ada di dalam pyrenoid selain Rubisco. Untuk melakukan ini, mereka menggunakan antibodi: protein yang, seperti kunci, menempel pada protein lain yang memiliki gembok khusus yang cocok. Meyer dan koleganya berencana untuk memecahkan ganggang dan kemudian menambahkan antibodi yang mengikat protein matriks tertentu ke sup molekul yang dihasilkan. Dengan menarik antibodi, para ilmuwan dapat menarik keluar protein tersebut. Setiap protein lain yang mengikat protein target antibodi akan ikut serta, dan para ilmuwan kemudian dapat menentukan apakah salah satu dari mereka adalah komponen pyrenoid yang sebelumnya tidak diketahui. Tetapi percobaan itu tidak berjalan seperti yang diharapkan.

“Kami melihat bahwa antibodi terikat langsung ke beberapa protein terlokalisasi piroenoid,” kata Jonikas. Dengan kata lain, mereka baru saja menemukan bahwa semua protein ini memiliki kunci yang cocok dengan kunci antibodi mereka. Pemeriksaan lebih dekat terhadap protein mengungkapkan keberadaan urutan asam amino, atau motif, yang ada di target awal antibodi dan juga muncul di semua protein lainnya.

“Kami berhipotesis bahwa motif ini mungkin berfungsi sebagai sinyal yang menargetkan protein ke pyrenoid, dan eksperimen yang kami lakukan mendukung hipotesis ini,” jelas Jonikas. “Menghapus motif dari salah satu protein yang mengandung motif menyebabkannya tidak lagi terlokalisasi ke pyrenoid, sementara menambahkannya ke protein non-pyrenoid menyebabkannya melokalisasi ke pyrenoid.”

Meyer dan koleganya menemukan bahwa motif tersebut terikat pada Rubisco. Ini menjelaskan bagaimana bentuk pyrenoid: protein komponennya tetap lepas di dalam sel sampai mereka menabrak Rubisco dan terperangkap.

“Beberapa protein tidak hanya terlokalisasi ke matriks pyrenoid, tetapi tampaknya terlokalisasi ke antarmuka antara matriks dan dua sub-kompartemen pyrenoid lainnya, tubulus pyrenoid dan selubung pati,” catat Jonikas. Ini memungkinkan protein untuk mengatur dirinya sendiri ke dalam struktur pyrenoid yang kompleks.

“Studi ini merupakan contoh yang sangat bagus dari ilmu investigasi,” kata Dr. Howard Griffiths, Profesor Ilmu Tanaman di Universitas Cambridge di Inggris. Griffiths telah berkolaborasi dengan kelompok Jonikas pada studi lain, tetapi dia tidak terlibat dalam pekerjaan ini.

“Mereka menggunakan manipulasi eksperimental yang cerdik untuk membuktikan bahwa motif umum dapat memungkinkan linker spesifik untuk membentuk matriks Rubisco, dan mengaitkan elemen kunci lainnya secara internal ke tubulus tilakoid, dan selubung pati ke arah pinggiran,” kata Griffiths. “Secara keseluruhan, laporan oleh Meyer dan rekannya telah memberikan kontribusi yang signifikan terhadap pemahaman kami tentang bentuk dan fungsi pyrenoid, dengan relevansi baik untuk memahami produktivitas primer perairan, dan untuk mendukung pendekatan yang berupaya memasukkan mekanisme tersebut untuk fotosintesis ‘turbocharge’ pada tanaman terestrial. tanaman. “

Penelitian ini didukung oleh hibah kepada MCJ oleh NSF (IOS-1359682 dan MCB-1935444), NIH (DP2-GM-119137), dan Simons Foundation dan Howard Hughes Medical Institute (55108535); dan kepada LCMM oleh Dewan Riset Bioteknologi dan Ilmu Biologi Inggris (BB / R001014 / 1).

Sumber Cerita:

Materi disediakan oleh Universitas Princeton. Asli ditulis oleh Caitlin Sedwick. Catatan: Konten dapat diedit gaya dan panjangnya.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Slot Online