Cuando Han Bao comenzó a buscar una nueva especie de cianobacterias para estudiar, no tenía idea de que el candidato perfecto estaba arriba.

Han es parte del proyecto del laboratorio de Kerfeld en torno a la proteína carotenoide naranja (OCP), una proteína que responde a la luz del medio ambiente para proteger a sus huéspedes, cianobacterias (antes conocidas como "algas verdeazuladas").

El interés en el OCP es doble:primero, juega un papel destacado en la fotosíntesis de cianobacterias, y el laboratorio de Kerfeld quiere entender cómo funciona.

Luego, quieren usar ese conocimiento para rediseñar esta proteína para aplicaciones en energía renovable y medicina.

Y después de que Han y sus compañeros de laboratorio realizaron un análisis bioinformático de los genomas de las cianobacterias (un genoma es una copia completa del plano de ADN de un organismo), descubrió el laboratorio de Montgomery, también en el Laboratorio de Investigación de Plantas MSU-DOE, se especializa en una especie que le facilitaría el estudio de una nueva familia de proteínas OCP que identificó.

Su estudio, publicado en la revista Plantas de la naturaleza (el artículo apareció en la portada de la revista), presenta y describe esta nueva familia, llamado OCP2.

Un número creciente de genomas de cianobacterias.

"La mayoría de los estudios anteriores sobre el OCP se centran en el que se encuentra en una cianobacteria llamada Synechocystis, "Han dice." Este OCP, conocido como OCP1, está muy bien estudiado ".

Pero durante los últimos cinco años, cientos de genomas de cianobacterias están disponibles para su análisis.

Los datos muestran a los científicos cómo los OCP de hoy, y sus homólogos de dominio, han evolucionado durante miles de millones de años en diferentes cianobacterias, gradualmente diversificándose y especializándose en diferentes funciones.

Después de todo, las cianobacterias son organismos sofisticados, viviendo en entornos dramáticamente diferentes alrededor del planeta, desde las heladas regiones árticas hasta las aguas termales del Parque Nacional Yellowstone.

Los OCP se han adaptado en consecuencia para proteger a las cianobacterias de la exposición a la luz dañina. Y su diversidad funcional es interesante para desarrollar energías renovables o idear nuevas herramientas sanitarias, razón por la cual el laboratorio de Kerfeld quiere comprender cómo funcionan varias familias de OCP.

Presentando OCP2

"Hicimos un análisis bioinformático para analizar todos los genomas de cianobacterias disponibles en la base de datos, ", Dice Han." Encontramos dos nuevas familias de OCP, más allá del bien estudiado OCP1. Centramos nuestra atención en OCP2, encontrado en la cianobacteria, Fremyella, que es estudiado por el laboratorio de Montgomery ".

Curiosamente, La evolución de OCP ha llevado a que tanto OCP1 como OCP2 estén presentes en Fremyella, creando una gran oportunidad para comparar ambas familias en un organismo.

"Descubrimos que OCP2 tiene propiedades diferentes en comparación con OCP1. Por ejemplo, OCP2 reacciona mucho más rápido a los cambios en las condiciones de luz ambiental ".

Por otra parte, OCP2 necesita una intensidad de luz comparativamente más alta antes de que se active para proteger la cianobacteria, mientras que OCP1 puede protegerlo a intensidades de luz más bajas.

La estructura de OCP2 también es más simple que la de OCP1. Han y el laboratorio de Kerfeld creen que estas características sugieren que la OCP2 es una proteína más primitiva.

"Tenemos más evidencia evolutiva para respaldar esa afirmación. Sabemos que OCP1 ha evolucionado para interactuar con otra proteína en Fremyella, llamado FRP (proteína de recuperación de fluorescencia). Lo que hacen los FRP es acelerar la recuperación del OCP1 en la oscuridad. Pero, OCP2 no interactúa con FRP ".

Esto es lo que ella cree que sucedió. OCP1 evolucionó para interactuar con FRP como una forma de agregar una capa de regulación, en su búsqueda por proteger las cianobacterias.

Aunque esa interacción adicional ralentiza OCP1, lo hace mejor, más refinado, o más "inteligente" en su trabajo.

Una buena analogía es la burocracia:la interacción con FRP es como una capa adicional de papeleo, lo que ralentiza las actividades de una empresa. Pero usualmente, Las burocracias establecidas son más estables.

Pero el hecho de que OCP2 sea primitivo no significa que sea menos útil, especialmente cuando se consideran aplicaciones de biología sintética.

"Las diferentes familias tienen características únicas e interesantes. Otro estudio en nuestro laboratorio acaba de mostrar cómo OCP1 y OCP2 funcionan de manera diferente cuando los separamos y los observamos. Sus diferentes propiedades serán útiles para diseñar diversas aplicaciones, depende de las fortalezas de cada familia ".

El laboratorio de Kerfeld está buscando más familias de OCP, más allá de OCP2, en su búsqueda continua para construir una base de conocimiento estructural y funcional sobre esta proteína.