Estructura y actividad de CphA1. un Diagrama esquemático de las reacciones biosintéticas catalizadas por los dominios G y M de CphA1. b La estructura general de CphA1 tetramérico de Synechocystis sp. UTEX2470 (Do CphA1, código PDB 7LG5). Las moléculas de ATP marcan las posiciones de los sitios activos de los dominios G (naranja) y M (verde). El dominio N está coloreado en azul. c Gráficos de biosíntesis de cianoficina y comparación de tasas de síntesis por Su CphA1 y Tm CphA1 con y sin cebador. Tm CphA1 es completamente inactivo en ausencia de cebador. n = 4 experimentos independientes. Los datos se presentan como mediciones individuales y valor medio, las barras de error representan valores SD. d Niveles de actividad de Tm CphA1 en presencia de varios cebadores de cianoficina:1mer (β-Asp-Arg)1 , 1.5mer (β-Asp-Arg)-Asp, 2mer (β-Asp-Arg)2 , 3mer (β-Asp-Arg)3 , 4mer (β-Asp-Arg)4 . n = 4 experimentos independientes. Los datos se presentan como mediciones individuales y valor medio, las barras de error representan valores SD. Crédito:Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI:10.1038/s41467-022-31542-7
Las algas verdeazuladas (también conocidas como cianobacterias) tienen un superpoder que probablemente las ayude a tener mucho éxito como invasoras de las vías fluviales. Tienen una extraordinaria capacidad para almacenar energía y nitrógeno en sus células para momentos de necesidad. Pero cómo exactamente lo hacen solo se entiende parcialmente.
Ahora, investigadores de la Universidad McGill y sus colaboradores en ETH Zurich han descubierto una intrigante capacidad hasta ahora desconocida de las enzimas (conocidas como cianoficina sintetasas) que están activas en la creación de estas reservas de alimentos. Sus hallazgos, descritos en un artículo reciente en Nature Communications , no solo son científicamente sorprendentes, sino que nos acercan un paso más a poder utilizar estos polímeros ecológicos para todo, desde vendajes hasta antiincrustantes biodegradables y alimentos para animales.
Las enzimas como las cianoficinas sintetasas (llamadas enzimas polimerasas porque sintetizan cadenas largas de polímeros) generalmente requieren cebadores en forma de "cadenas iniciadoras" cortas para comenzar a ensamblar las cadenas largas. Las polimerasas actúan como catalizadores para una amplia gama de funciones biológicas, desde iniciar el proceso de replicación del ARN y el ADN hasta convertir la glucosa en glucógeno como una forma de almacenar energía para su uso posterior. Se pensó que las cianoficinas sintetasas de muchas cianobacterias diferentes necesitaban cebadores como todas las demás polimerasas, pero luego los investigadores descubrieron algo nuevo.
"Estábamos trabajando con varias cianoficinas sintetasas y descubrimos que a una de ellas no era necesario darle un cebador", dice el autor principal, Itai Sharon, Ph.D. de McGill. estudiante de Bioquímica. "Después de tres años de experimentos, tratando de averiguar por qué no, descubrimos que esta cianoficina sintetasa tenía un centro de reacción oculto en su interior que rompe los enlaces entre los aminoácidos, en lugar de unir los aminoácidos, que es el trabajo principal de esta polimerasa".
A diferencia de todas las polimerasas conocidas
Los investigadores descubrieron que la cianoficina sintetasa podría producir lentamente cantidades extremadamente pequeñas de polímeros largos de cianoficina en ausencia de un cebador, que el centro de reacción recién descubierto divide en muchas cadenas cortas que luego se utilizan como cebadores para una polimerización rápida.
"Llamamos a la cianoficina sintetasa una 'enzima navaja suiza', dice Martin Schmeing, autor correspondiente y director del McGill Centre de recherche en biologie estructurale. "Combina tres funciones enzimáticas, dos de creación de enlaces y una de ruptura de enlaces, en una elegante , máquina polimerizadora autosuficiente."
"Lo que lo hace aún más especial es que estas polimerasas han sido estudiadas por muchos investigadores durante décadas y décadas. Nadie, ni siquiera nosotros, lo había notado antes". Cómo las bacterias crean una alcancía para los tiempos difíciles
