p Quando os engenheiros querem acelerar algo, procuram os "pontos de aperto, "as etapas mais lentas em um sistema, e torná-los mais rápidos. p Digamos que você queira que mais água flua pelo encanamento. Você encontraria o tubo mais estreito e o substituiria por um maior.

p Muitos laboratórios estão tentando este método com fotossíntese, o processo que as plantas e as algas usam para captar a energia solar.

p Todos os nossos alimentos e a maioria dos nossos combustíveis vêm da fotossíntese. À medida que nossa população aumenta, precisamos de mais comida e combustível, exigindo que melhoremos a eficiência da fotossíntese.

p Mas, Dr. Atsuko Kanazawa e o Laboratório Kramer estão descobrindo que, para sistemas biológicos, o método do "ponto de aperto" pode potencialmente fazer mais mal do que bem, porque os pontos de aperto existem por uma razão. Então, como isso pode ser feito?

p ATP sintase:uma incrível nanomáquina biológica

p Atsuko e seus colegas do Laboratório de Pesquisa de Plantas MSU-DOE (PRL) têm trabalhado neste problema por mais de 15 anos. Eles se concentraram em uma pequena máquina no cloroplasto chamada ATP sintase, um complexo de proteínas essenciais para armazenar energia solar em "moléculas de alta energia" que alimentam a vida na Terra.

p Essa mesma molécula de ATP e uma ATP sintase muito semelhante são usadas por animais, incluindo humanos, crescer, manter a saúde, e mova-se.

p Nas plantas, a ATP sintase é um dos processos mais lentos da fotossíntese, muitas vezes limitando a quantidade de energia que as plantas podem armazenar.

p Aumentando a velocidade da produção de plantas

p Atsuko pensou, se a ATP sintase é um ponto de aperto tão importante, o que aconteceria se fosse mais rápido? Seria melhor na fotossíntese e nos proporcionaria plantas de crescimento mais rápido?

p Anos atrás, ela colocou as mãos em uma planta mutante, chamado cfq, de um colega. "Ele tinha uma sintase de ATP que funcionava sem parar, sem desacelerar, que foi um exemplo curioso para investigar. Na verdade, sob condições controladas de laboratório - luz muito suave e estável, temperatura, e as condições da água - esta planta mutante cresceu maior do que sua prima selvagem. "

p Mas quando os pesquisadores cultivaram a planta nas mais variadas condições que ela experimenta na vida real, sofreu sérios danos, quase morrendo.

p "Na natureza, a qualidade da luz e da temperatura muda o tempo todo, seja através do passar das horas, ou a presença de cobertura de nuvens ou ventos que sopram pelas folhas, " ela diz.

p As plantas retardam a fotossíntese por uma razão

p As recentes inovações do laboratório Kramer estão permitindo que Atusko e seus colegas investiguem como as condições ambientais reais afetam o crescimento das plantas.

p A pesquisa de Atsuko agora mostra que a lentidão da ATP sintase não é um acidente; é um importante mecanismo de frenagem que impede a fotossíntese de produzir produtos químicos prejudiciais, chamadas de espécies reativas de oxigênio, o que pode danificar ou matar a planta.

p "Acontece que a luz do sol pode ser prejudicial às plantas, "diz Dave Kramer, Hannah Distinguished Professora e investigadora principal no laboratório Kramer.

p "Quando as plantas não podem usar a energia da luz que estão capturando, a fotossíntese faz backup e produtos químicos tóxicos se acumulam, potencialmente destruindo partes do sistema fotossintético. É especialmente perigoso quando há luz e outras condições, como temperatura, mudar rapidamente. "

p A ATP sintase detecta essas mudanças e retarda a captura de luz para evitar danos. Nessa luz, o rápido ATP do mutante cfq é uma má ideia para o bem-estar da planta.

p "É como se eu prometesse fazer seu carro andar mais rápido removendo os freios. Na verdade, iria funcionar, mas apenas por um curto período. Então as coisas dão muito errado ”, diz Dave.

p "Para melhorar a fotossíntese, o que precisamos é não remover os freios completamente, como no cfq, mas para controlá-los melhor, "Dave diz." Especificamente, precisamos descobrir como a planta pressiona os freios e ajustá-lo para que responda de forma mais rápida e eficiente, "David diz.

p Atsuko acrescenta:"Os cientistas estão tentando métodos diferentes para melhorar a fotossíntese. todos nós queremos resolver alguns problemas de longo prazo. Crucialmente, precisamos continuar alimentando a população da Terra, que está explodindo em tamanho. "

p O estudo está publicado na revista Fronteiras na ciência de plantas .