Nuova ricerca dell'Università di Liverpool, pubblicato sulla rivista Nanoscala , ha sondato la struttura e le proprietà dei materiali delle macchine proteiche nei batteri, che hanno la capacità di convertire l'anidride carbonica in zucchero attraverso la fotosintesi.

I cianobatteri sono un phylum di batteri che producono ossigeno ed energia durante la fotosintesi, simile alle piante verdi. Sono tra gli organismi più abbondanti negli oceani e nelle acque dolci. "Macchine" interne uniche nei cianobatteri, chiamati carbossisomi, consentire agli organismi di convertire l'anidride carbonica in zucchero e fornire impatti sulla produzione globale di biomassa e sul nostro ambiente.

I carbossisomi sono strutture poliedriche su nanoscala costituite da diversi tipi di proteine ​​ed enzimi. Finora, si sa poco su come queste "macchine" sono costruite e mantengono la loro organizzazione per svolgere attività di fissazione del carbonio.

Ricercatori dell'Istituto di Biologia Integrativa dell'Università, guidato dal ricercatore della Royal Society University Dr Luning Liu, ha esaminato in profondità la struttura nativa e la rigidità meccanica dei carbossisomi utilizzando microscopi avanzati e approcci biochimici.

Per la prima volta, i ricercatori sono stati in grado di purificare biochimicamente i carbossisomi attivi dai cianobatteri e caratterizzare la loro attività di fissazione del carbonio e la composizione proteica. Hanno quindi utilizzato la microscopia elettronica e la microscopia a forza atomica per visualizzare la morfologia e l'organizzazione interna delle proteine ​​di queste macchine batteriche.

Per di più, per la prima volta sono state determinate le proprietà meccaniche intrinseche delle strutture tridimensionali. Sebbene assomigli strutturalmente a virus poliedrici, i carbossisomi si sono rivelati molto più morbidi e strutturalmente flessibili, che è correlato alla loro dinamica di formazione e regolazione nei batteri.

Dottor Liu, ha dichiarato:"È entusiasmante poter stabilire il primo 'contatto' con queste nanostrutture e capire come sono auto-organizzate e modellate utilizzando tecniche all'avanguardia disponibili presso l'Università. I ​​nostri risultati forniscono nuovi indizi sul relazione tra la struttura e la funzionalità dei carbossisomi nativi".

Le caratteristiche di autoassemblaggio e modularità dei carbossisomi li rendono sistemi interessanti per i nanoscienziati, biologi sintetici e bioingegneri, che sperano di trovare modi per progettare nuovi nanomateriali e nano-bioreattori.

"Ora stiamo appena iniziando a capire come queste macchine batteriche sono costruite e funzionano in natura. La nostra visione a lungo termine è di sfruttare le conoscenze per compiere ulteriori passi verso una migliore progettazione e ingegneria di macchine ispirate alla biologia, " ha aggiunto il dottor Liu, "Le conoscenze e le tecniche possono essere estese ad altre macchine biologiche".