Stanford, EEUU.- Las algas podrían ser la clave para alimentar a la creciente población mundial, debido a que son más eficientes que las plantas terrestres al tomar el dióxido de carbono del aire, esto podría transformar la agricultura. Si la eficiencia de las algas puede ser transferidos a las plantas terrestres, nosotros podríamos cultivar alimentos en menos tiempo, usando menos agua y menos fertilizantes nitrogenados.

Un equipo de científicos liderado por Martin Jonikas identificaron una proteína que es necesaria para que las microalgas verdes alcancen una marcada eficiencia. El descubrimiento de esta proteína es importante como el primer paso para el aprovechamiento del poder de las algas para la agricultura.

Rubisco

El rubisco, la enzima más abundante en el mundo, “fija” el dióxido de carbono atmosférico en azúcares basados en el carbono, como la glucosa y sacarosa, en todos los organismos fotosintéticos del planeta. Esta reacción es clave para la vida en la Tierra, debido a que cerca de todo el carbono que tienen los organismos vivientes fue alguna vez “fijado” desde la atmósfera por esta enzima. La tasa de esta reacción limita la tasa de crecimiento de muchos de nuestros cultivos terrestres, y muchos científicos piensan que acelerando esta reacción podría incrementarse las cosechas.

Lo gracioso es que el Rubisco estuvo presente en las bacterias hace 3 mil millones de año, un tiempo cuando la atmósfera de la Tierra tuvo un abundante nivel de dióxido de carbono, comparado con la actualidad. Debido a que las poblaciones de las bacterias fotosintéticas se volvieron más y más grandes, ellas cambiaron la composición de nuestra atmósfera.

“Rubisco funcionó con eficiencia en el ambiente rico de dióxido de carbono de la Tierra” dijo Jonikas. “Pero tomó más CO2 de la atmósfera, al punto donde el CO2 es un gas traza en la actualidad”.

Rubisco es literalmente una víctima de su propio éxito. El CO2 representa sólo el 0.04% de los moléculas en la atmósfera de hoy. En esta baja concentración de CO2, Rubisco trabaja extremadamente lento, lo cual limita las tasas de crecimiento de muchos cultivos.

Las algas han desarrollado una vía para hacer que Rubisco trabaje más rápido. Este es llamado pirenoide. Debemos imaginarlo como un turbocompresor para la fijación de carbono.

El pirenoide es un pequeño compartimiento dentro de la célula que está lleno de Rubisco y está rodeado por una vaina de almidón. La función del pirenoide es concentrar el dióxido de carbono alrededor de Rubisco, para que este funcione más rápido.

Un pirenoide provee una tremenda ventaja de crecimiento en casi todas las algas. Un tercio de la fijación de carbono del planeta se cree que sucede en los pirenoides, sin embargo, conocemos poco sobre cómo estas estructuras están formadas a nivel molecular.

Jonikas y su equipo descubrieron que en alga modelo Chlamydomonas, esta agrupación de Rubisco es mediada por una proteína llamada EPYC1 (Essential Pyrenoid Component 1). Ellos encontraron que EPYC1 se enlaza con Rubisco y lo envasa en una matriz de proteína que forma el interior del pirenoide.

Referencia (abierto):
Luke C. M. Mackinder, Moritz T. Meyer, Tabea Mettler-Altmann, Vivian K. Chen, Madeline C. Mitchell, Oliver Caspari, Elizabeth S. Freeman Rosenzweig, Leif Pallesen, Gregory Reeves, Alan Itakura, Robyn Roth, Frederik Sommer, Stefan Geimer, Timo Mühlhaus, Michael Schroda, Ursula Goodenough, Mark Stitt, Howard Griffiths, and Martin C. Jonikas. A repeat protein links Rubisco to form the eukaryotic carbon-concentrating organelle. PNAS 2016 ; published ahead of print May 10, 2016, doi:10.1073/pnas.1522866113
http://www.pnas.org/content/early/2016/05/09/1522866113.full