Nueva investigación de la Universidad de Liverpool, publicado en la revista Nanoescala , ha investigado la estructura y las propiedades materiales de las máquinas de proteínas en bacterias, que tienen la capacidad de convertir dióxido de carbono en azúcar a través de la fotosíntesis.

Las cianobacterias son un filo de bacterias que producen oxígeno y energía durante la fotosíntesis. similar a las plantas verdes. Se encuentran entre los organismos más abundantes en los océanos y el agua dulce. 'Máquinas' internas únicas en cianobacterias, llamados carboxisomas, permitir que los organismos conviertan el dióxido de carbono en azúcar y generar impactos en la producción de biomasa global y nuestro medio ambiente.

Los carboxisomas son estructuras poliédricas a nanoescala que están formadas por varios tipos de proteínas y enzimas. Hasta aquí, Se sabe poco sobre cómo se construyen estas "máquinas" y cómo mantienen su organización para realizar la actividad de fijación de carbono.

Investigadores del Instituto de Biología Integrativa de la Universidad, dirigido por el investigador de la Universidad de la Royal Society, el Dr. Luning Liu, examinó en profundidad la estructura nativa y la rigidez mecánica de los carboxisomas utilizando microscopios avanzados y enfoques bioquímicos.

Por primera vez, los investigadores pudieron purificar bioquímicamente carboxisomas activos de cianobacterias y caracterizar su actividad de fijación de carbono y composición de proteínas. Luego utilizaron microscopía electrónica y microscopía de fuerza atómica para visualizar la morfología y la organización interna de proteínas de estas máquinas bacterianas.

Es más, Se determinaron por primera vez las propiedades mecánicas intrínsecas de las estructuras tridimensionales. Aunque estructuralmente se asemeja a los virus poliédricos, se reveló que los carboxisomas eran mucho más suaves y estructuralmente flexibles, que se correlaciona con su dinámica de formación y regulación en bacterias.

Dr. Liu, dijo:"Es emocionante que podamos hacer el primer 'contacto' con estas nanoestructuras y comprender cómo se autoorganizan y moldean utilizando técnicas de vanguardia disponibles en la Universidad. Nuestros hallazgos brindan nuevas pistas sobre la relación entre la estructura y la funcionalidad de los carboxisomas nativos ".

Las características de autoensamblaje y modularidad de los carboxisomas los convierten en sistemas interesantes para los nanocientíficos, biólogos y bioingenieros sintéticos, que esperan encontrar formas de diseñar nuevos nanomateriales y nanobiorreactores.

"Ahora estamos empezando a comprender cómo se construyen y funcionan estas máquinas bacterianas en la naturaleza. Nuestra visión a largo plazo es aprovechar el conocimiento para dar más pasos hacia un mejor diseño e ingeniería de máquinas bioinspiradas". "añadió el Dr. Liu, "El conocimiento y las técnicas se pueden extender a otras máquinas biológicas".