As cianobactérias marinhas (algas azul-esverdeadas) são os principais contribuintes para o ciclo global do carbono e são a base da cadeia alimentar em muitos dos oceanos do mundo. Eles requerem apenas luz solar, dióxido de carbono, além de um painel de elementos essenciais, incluindo metais, para sustentar a vida. No entanto, pouco se sabe sobre se e como as cianobactérias utilizam ou regulam o zinco, um elemento muitas vezes considerado essencial à vida.
Uma equipe de pesquisa interdisciplinar, incluindo quatro membros da Universidade de Warwick, identificou uma rede regulatória extremamente eficiente que controla o acúmulo de zinco na cianobactéria de oceano aberto Synechococcus.

A descoberta é apresentada em um artigo publicado hoje na Nature Chemical Biology .

Essa rede permite que o Synechococcus varie seus níveis internos de zinco em mais de duas ordens de magnitude e depende de uma proteína reguladora de absorção de zinco (Zur) que pode detectar o zinco e responder de acordo.

De forma única, esta proteína sensora ativa uma metalotioneína bacteriana (proteína de ligação ao zinco) que, juntamente com sistemas de captação altamente eficientes, é responsável pela extraordinária capacidade deste organismo de acumular zinco.

A professora Claudia Blindauer, do Departamento de Química de Warwick, observou que suas "descobertas indicam que o zinco é um elemento essencial para as cianobactérias marinhas. Sua capacidade de armazenar zinco pode facilitar a eliminação de fósforo, um macronutriente extremamente escasso em muitas regiões dos oceanos do mundo. Zinco também pode ser necessário para a fixação eficiente de carbono."

A Dra. Alevtina Mikhaylina, da Escola de Ciências da Vida de Warwick, comentou que "essas características, ainda não relatadas para nenhuma outra bactéria, provavelmente contribuem para a ampla distribuição ecológica de Synechococcus nos oceanos globais. de pesquisadores, de bioquímicos (particularmente traços de metal e químicos bio-inorgânicos), biólogos estruturais e biólogos moleculares até biogeoquímicos, ecologistas microbianos e oceanógrafos."

A Dra. Rachael Wilkinson, da Faculdade de Medicina da Universidade de Swansea, e o professor Vilmos Fülöp, da Escola de Ciências da Vida de Warwick, acrescentaram que "como parte de um projeto interdisciplinar, a estrutura da proteína Zur ofereceu insights mecanicistas sobre como ela desempenha seu papel fundamental na regulação da homeostase do zinco em cianobactérias marinhas."

Dr. James Coverdale, do Instituto de Ciências Clínicas da Universidade de Birmingham, observou que "trabalhando nas interfaces da microbiologia, química analítica, estrutural e biológica, nossa equipe interdisciplinar melhorou consideravelmente nossa compreensão de como a química inorgânica afeta a vida em nosso oceanos."

O professor Dave Scanlan, da Escola de Ciências da Vida de Warwick, acrescentou que "os oceanos são os 'pulmões' um tanto negligenciados do nosso planeta - cada outra respiração que damos é oxigênio evoluído de sistemas marinhos, enquanto cerca de metade do dióxido de carbono fixado em biomassa em Earth occurs in ocean waters. Marine cyanobacteria are key players in Earth's 'lungs' and this manuscript reveals a novel aspect of their biology, namely the ability to exquisitely regulate zinc homeostasis, a feature that has undoubtedly contributed to their ability to fulfill these key planetary functions." + Explorar mais

Zinc vital to evolution of complex life in polar oceans