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Las plantas y las algas convierten la energía solar en energía química mediante la fotosíntesis. Este proceso es vital para la vida en la Tierra y nos proporciona oxígeno, alimentos, combustibles y otros productos valiosos. La fotosíntesis ocurre dentro de las células, en estructuras llamadas cloroplastos.
Para comprender mejor el funcionamiento interno de estas estructuras, los investigadores han mapeado la ubicación de 1.034 proteínas dentro del cloroplasto del alga verde unicelular Chlamydomonas. Este mapa es un atlas espacial del proteoma del cloroplasto: todas las proteínas que el organismo puede producir.
El trabajo se publica en la revista Cell.
Los patrones de localización de distintas proteínas descubrieron nuevas estructuras de cloroplasto y revelaron una nueva organización espacial dentro del cloroplasto. Los investigadores también identificaron nuevos componentes de estructuras conocidas del cloroplasto, como la envoltura del cloroplasto, sus complejos ADN- proteína , microcompartimentos de almacenamiento de grasa y cuerpos proteicos implicados en la captura de dióxido de carbono de la atmósfera.
El equipo identificó estos nuevos componentes investigando su interacción con proteínas conocidas. Encontraron muchas proteínas que residían tanto en el cloroplasto como en otras estructuras celulares, lo que sugiere nuevas funciones y comunicación entre esas estructuras.
Luego, los científicos aplicaron métodos de aprendizaje automático en el atlas de proteínas para generar predicciones sobre la ubicación de todas las proteínas en Chlamydomonas. Esto les permitió asignar funciones putativas a muchas proteínas no caracterizadas en función de su ubicación celular.
Este atlas ofrece a los científicos información sobre la función de las proteínas y la organización del cloroplasto en el organismo. Utilizando este atlas y algoritmos de inteligencia artificial, los investigadores también pudieron predecir la ubicación de todas las proteínas de Chlamydomonas.
La ingeniería de plantas de cultivo ayudará a abordar los desafíos de producción de alimentos, combustibles y productos que surgen del cambio climático. Los científicos necesitan una comprensión biológica básica de la fotosíntesis para diseñar cultivos con mayor productividad. Esta investigación sienta las bases para descifrar el funcionamiento interno del cloroplasto, la estructura celular en el corazón de la fotosíntesis.
phys.org
