La caracterización de las cianobacterias marinas y terrestres resulta imprescindible para conocer cómo esas bacterias han logrado convertirse en uno de los principales pulmones del planeta (producen la mitad del oxígeno que consumimos) y, sobre todo, porque no son pocos los ámbitos en los que la bioingeniería ha tratado de replicar estructuras naturales para el desarrollo de procedimientos artificiales para el desarrollo de energías verdes.

La revista Nature ha publicado un estudio fundamental para el avance del conocimiento de las cianobacterias con posibles aplicaciones en la ingeniería ambiental, dedicándole el doble de espacio que suele dar a este tipo de estudios. Es un trabajo internacional que tiene como primera autora a la investigadora del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad de Córdoba María Agustina Domínguez Martín, en el que se describe por primera vez en detalle la estructura del macrocomplejo de proteínas que forman las antenas que las cianobacterias emplean para realizar la fotosíntesis, llamadas ficobilisomas, y encargadas de capturar la luz del sol. Hasta ahora no se conocía cómo estaban ensambladas las diferentes partes de los ficobilisomas. Gracias al empleo de la técnica denominada criomicroscopia electrónica, el equipo de investigación ha obtenido con una imagen de gran resolución la estructura tridimensional completa de los ficobilisomas con las 6 antenas en su conformación hacia arriba y con todas sus proteínas y cromóforos (pigmentos responsables de absorber la luz y que esta se pueda transmitir), incluso los más ocultos.

María Agustina Domínguez Martín, investigadora de la UCO

Además, el estudio encabezado por la investigadora de la UCO ha revelado la existencia de otras dos conformaciones desconocidas hasta ahora, donde las antenas pueden obtener diferentes posiciones. “Esto va a cambiar la forma de ver los ficobilisomas al considerarlos de forma más dinámica y añadir un posible nuevo nivel de regulación de estos”, explica Domínguez Martín. Además, han arrojado luz en el proceso de la fotoprotección, un proceso que permite que las células se protejan cuando reciben excesiva luz. En el caso de las cianobacterias se trata de una proteína muy pequeña, llamada Orange Carteonoid Protein (OCP), que, cuando hay exceso de luz, se activa y se une al ficobilisoma para disipar el exceso de energía en forma de calor. Aunque estas proteínas ya se conocían de antes, el equipo investigador ha descubierto cuántas son en concreto (cuatro) y el lugar exacto donde se unen a los ficobilisomas para poder proteger a la cianobacteria del exceso de sol, con un nivel de resolución estructural sin precedentes en estas proteínas.

Este nuevo estudio arroja luz a muchas incógnitas que estaban sobre la mesa respecto a la estructura de estas antenas gigantes y el mecanismo de fotoprotección, pero a la vez abre una serie de nuevas incógnitas para el campo de la fotosíntesis.

Referencia:

María Agustina Domínguez-Martín, Paul V. Sauer, Henning Kirst, Markus Sutter, David Bína, Basil J. Greber, Eva Nogales, TomášPolívka& Cheryl A. Kerfeld, “Structures of a phycobilisome in light-harvesting and photoprotected states”, Nature (2022), Published: 31 August 2022. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05156-4.