Cómo un biocatalizador podría impulsar el crecimiento de las microalgas
Un sensor de nitrógeno podría ocultarse tras la extensión de una enzima para la descomposición del almidón. Si este sensor detecta un alto nivel de nitrógeno, el crecimiento de las algas pasa a modo turbo.
Los organismos vivos se componen en gran medida de carbono (C) y nitrógeno (N). Éstos deben ingerirse con la comida o, en el caso de las plantas, producirse mediante la fotosíntesis. Una extensión hasta ahora misteriosa de una enzima que degrada el almidón en las algas podría ser una especie de sensor para determinar cuánto nitrógeno hay disponible en ese momento. Si hay mucho, las células de las algas liberan rápidamente muchos componentes básicos para su crecimiento. El equipo de investigación dirigido por la Dra. Anja Hemschemeier y la Dra. Lisa Scholtysek, del Grupo de Fotobiotecnología de la Universidad Ruhr de Bochum (Alemania), informa en la revista Plant Direct del 20 de junio de 2024.
Un biocatalizador que degrada el almidón como sensor de nitrógeno
La composición óptima de una célula viva está formada por una determinada proporción de C y N, pero las cantidades de estos elementos en nuestra dieta y en el entorno de plantas y algas no suelen estar tan perfectamente equilibradas. Por lo tanto, los organismos vivos deben adaptar su metabolismo y composición química a la disponibilidad de estos y otros componentes químicos.
En los organismos vegetales, las moléculas de C que no se utilizan inmediatamente se almacenan en forma de almidón. Varios tipos de biocatalizadores -también denominados enzimas- liberan esqueletos de C del almidón cuando los necesitan como bloques de construcción o como fuente de energía. Una de estas enzimas es la alfa-amilasa, que el equipo de investigación de Anja Hemschemeier investigó a partir de la microalga Chlamydomonas reinhardtii.
En el proceso, el equipo hizo un descubrimiento sorprendente: "La enzima tiene una extensión que no es necesaria para la degradación del almidón", explica Anja Hemschemeier, que dirigió el estudio. "Esta parte de la proteína ya se ha descubierto de forma similar en muchas enzimas diferentes, donde suele regular la función del biocatalizador. Por lo general, esta parte de la proteína detecta pequeños compuestos que desempeñan un papel en la vía metabólica correspondiente, de modo que su velocidad puede ajustarse y coordinarse con otras vías."
Lisa Scholtysek, autora principal del estudio, probó el efecto de muchas sustancias distintas sobre la actividad de esta amilasa. Finalmente, identificó una que aumentaba notablemente la actividad de la enzima: el aminoácido glutamina. Este compuesto que contiene N es un componente básico de las proteínas. En muchos organismos, la glutamina es también el primer producto de la asimilación del N y sirve a la vez como fuente primaria de N y como señal de la cantidad de N disponible para las vías biosintéticas.
¿Una alfa-amilasa como potenciador del crecimiento?
Hasta la fecha, esta combinación de enzima degradadora de almidón y sensor de glutamina no se ha descrito en la literatura. Sin embargo, según los análisis bioinformáticos realizados por los investigadores, muchas microalgas parecen poseer esta combinación específica. "Nuestra investigación está aún en sus inicios", afirma Anja Hemschemeier. "Hasta ahora, sólo hemos estudiado este efecto a nivel del biocatalizador aislado de Chlamydomonas. Un próximo paso importante es estudiarlo en algas vivas".
Sin embargo, los investigadores tienen una hipótesis: "Es concebible que esta alfa-amilasa se registre cuando hay mucho nitrógeno presente. Entonces, acelera la liberación de los andamios de C del almidón para la producción de componentes celulares que contienen N y C". Esto podría optimizar el crecimiento celular cuando las algas encuentran condiciones óptimas.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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