Una conoscenza approfondita di come le piante producono la cellulosa, che è il componente principale della maggior parte delle pareti cellulari utilizzate in vari materiali artificiali, può avere importanti implicazioni per il suo uso nei biocarburanti. I ricercatori della Penn State University hanno identificato il processo Le fasi principali di questo lavoro, così come gli strumenti utilizzati dalle cellule vegetali per produrre cellulosa, includono la consegna di componenti chiave alle proteine utilizzate per produrre cellulosa.Un documento che descrive questa ricerca è stato pubblicato negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze il 26 marzo. .
'La cellulosa è il più abbondante biopolimero,' Professore Associato di Biochimica e Biologia Molecolare, Università della Pennsylvania, l'autore maggiore della carta Ying Gu ha detto. 'E' rappresenta il 95% di carta e 90% cotone, derivati anche in presenza di gelato emulsionante. negli ultimi 10 anni, la cellulosa è anche considerato uno dei principali componenti di biocarburanti. Scopri come sintesi di cellulosa può permetterci di ottimizzare il suo utilizzo come fonte di energia rinnovabile '.
Molte materie prime sono prodotte principalmente dalla cellulosa delle piante. Anche se la cellulosa senso economico, ma prima di questo studio, i ricercatori solo guardato come creare una tale ricchezza di risorse vegetali hanno una conoscenza di base.
"Sappiamo che la cellulosa è sintetizzata nella membrana plasmatica, che circonda le cellule vegetali all'interno di un complesso proteico eterogeneo - un diverso insieme di proteine - chiamato complesso della cellulosa sintasi", ha detto Gu. "Ma noi Non è noto se altre proteine siano coinvolte nei complessi o in che modo le proteine entrino nella membrana plasmatica.Per rispondere a queste domande, usiamo una combinazione di metodi che includono l'imaging cellulare, la genetica funzionale e la proteomica per creare una linea temporale di eventi, e Identificare le principali proteine coinvolte nella preparazione della sintesi cellulare.
I ricercatori hanno scoperto che una proteina chiamata proteina interagente sintasi di cellulosa 1 (CSI1) interagisce con il complesso della cellulosa sintasi prima della sintesi e può aiutare a marcare i siti sulla membrana plasmatica risultante. Hanno anche dimostrato che CSI1 interagisce con un complesso separato chiamato complesso di vescicole che è coinvolto nel trasporto di sostanze alla membrana plasmatica di varie specie e proteine chiamate PATROL 1. Questi componenti possono contribuire alla sintesi della cellulosa. Il complesso enzimatico si diffonde rapidamente alla membrana esterna della cellula prima della sintesi.
"Sappiamo che i complessi di cisti sono conservati in modo evolutivo.La loro struttura nel lievito e nei mammiferi rimane essenzialmente invariata.Abbiamo qui confermato il suo ruolo nelle piante.Ma PATROL1 è una proteina specifica per pianta, Non è la stessa cosa che vediamo nei mammiferi o nel lievito. Siamo perplessi da ciò che PATROL1 effettivamente fa e siamo felici di continuare a indagare sulla sua funzione.
Poiché CSI1 interagisce con molte componenti essenziali per la sintesi della cellulosa, il team di ricerca prevede di utilizzarlo come strumento per chiarire ulteriormente questo importante processo e la sua evoluzione.
"Speriamo finalmente di essere in grado di interpretare come le cellule vegetali sappiamo come costruire la cellulosa, in modo che possa essere decomposta in modo più efficiente per i biocarburanti", ha detto Gu, "Questo alla fine aumenterà l'efficienza della produzione di energia da biomassa."
Oltre a Gu, il gruppo di ricerca comprende anche Xiaoyu Zhu dell'Università della California, Riverside, che è stato finanziato dalla National Science Foundation (1121375), mentre l'Institute of Energy and Environment e l'Huck Life Sciences Institute hanno fornito ulteriore supporto.
