Las cianobacterias marinas (algas verdeazuladas) son los principales contribuyentes al ciclo global del carbono y son la base de la cadena alimentaria en muchos de los océanos del mundo. Solo requieren luz solar, dióxido de carbono, además de un panel de elementos esenciales, incluidos los metales, para sustentar la vida. Sin embargo, se sabe poco sobre si las cianobacterias utilizan o regulan el zinc, y cómo lo hacen, un elemento que a menudo se considera esencial para la vida.

Un equipo de investigación interdisciplinario que incluye a cuatro miembros de la Universidad de Warwick ha identificado una red reguladora notablemente eficiente que controla la acumulación de zinc en la cianobacteria Synechococcus del océano abierto.

El descubrimiento se expone en un artículo publicado hoy en Nature Chemical Biology .

Esta red permite que Synechococcus varíe sus niveles internos de zinc en más de dos órdenes de magnitud y se basa en una proteína reguladora de la absorción de zinc (Zur) que puede detectar el zinc y responder en consecuencia.

Excepcionalmente, esta proteína sensora activa una metalotioneína bacteriana (proteína de unión al zinc) que, junto con sistemas de captación altamente eficientes, es responsable de la extraordinaria capacidad de este organismo para acumular zinc.

La profesora Claudia Blindauer del Departamento de Química de Warwick señaló que sus "hallazgos indican que el zinc es un elemento esencial para las cianobacterias marinas. Su capacidad para almacenar zinc puede facilitar una mayor eliminación de fósforo, un macronutriente que es extremadamente escaso en muchas regiones de los océanos del mundo". también puede ser necesario para una fijación eficiente del carbono".

La Dra. Alevtina Mikhaylina de la Escuela de Ciencias de la Vida de Warwick comentó que "estas características, que aún no se han informado para ninguna otra bacteria, probablemente contribuyan a la amplia distribución ecológica de Synechococcus en los océanos del mundo. Esperamos que nuestros hallazgos sean de interés para una amplia gama de investigadores, desde bioquímicos (particularmente químicos bioinorgánicos y de metales traza), biólogos estructurales y biólogos moleculares hasta biogeoquímicos, ecólogos microbianos y oceanógrafos".

La Dra. Rachael Wilkinson, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Swansea, y el profesor Vilmos Fülöp, de la Facultad de Ciencias de la Vida de Warwick, agregaron que "como parte de un proyecto interdisciplinario, la estructura de la proteína Zur ha ofrecido información mecanicista sobre cómo desempeña su papel fundamental en la regulación de la homeostasis del zinc en cianobacterias marinas".

Dr. James Coverdale, from the Institute of Clinical Sciences, University of Birmingham, observed that "working at the interfaces of microbiology, analytical, structural, and biological chemistry, our interdisciplinary team has considerably improved our understanding into how inorganic chemistry impacts life in our oceans."

Professor Dave Scanlan, from Warwick's School of Life Sciences, added that "the oceans are the somewhat overlooked 'lungs' of our planet—every other breath we take is oxygen evolved from marine systems whilst around a half of the carbon dioxide fixed into biomass on Earth occurs in ocean waters. Marine cyanobacteria are key players in Earth's 'lungs' and this manuscript reveals a novel aspect of their biology, namely the ability to exquisitely regulate zinc homeostasis, a feature that has undoubtedly contributed to their ability to fulfill these key planetary functions." + Explora más

Zinc vital to evolution of complex life in polar oceans