Despois de case unha década de esforzos, os científicos de RIKEN determinaron a estrutura dunha proteína transportadora clave que axuda ás plantas a recoller ferro do chan. Este achado podería guiar o desenvolvemento de novos fertilizantes de alta potencia que axudarán ás plantas a extraer ferro dos solos con deficiencia de ferro.
Aproximadamente un terzo de toda a terra no mundo é alcalina porque o seu solo contén grandes cantidades de sal alcalino, o carbonato de calcio. O ferro non se disolve ben nestes solos alcalinos e a deficiencia de ferro resultante pode restrinxir severamente o crecemento das plantas.
"A absorción de ferro do chan non é fácil", di Atsushi Yamagata do Centro RIKEN para a Investigación Dinámica de Biosistemas.
Non obstante, as gramíneas comúns, incluíndo o trigo e a cebada, desenvolveron unha estratexia única para capturar ferro. Soltan compostos chamados fitosideróforos que se liberan no chan, onde se unen co ferro e forman un complexo que as plantas poden absorber a través das súas raíces.
Os fitosideróforos son compostos coñecidos como ácidos mugineicos. Mentres transportan a súa carga de ferro son reabsorbidas nas células vexetais por unha proteína transportadora nas membranas celulares. Pero aínda se descoñece moito sobre o mecanismo molecular deste proceso.
Agora, Yamagata e os seus compañeiros de traballo determinaron a estrutura da proteína transportadora por primeira vez.
"Resolvemos a estrutura da proteína transportadora, tanto no estado non unido como cando se combina cun fitosideróforo que transporta ferro", di Yamagata. Isto é fundamental porque axuda aos investigadores a comprender os finos detalles moleculares de como ferro-O complexo que contén interactúa co transportador para ser transportado ás células.
O equipo de RIKEN levaba case dez anos intentando determinar a estrutura da proteína transportadora. "Nin sequera puidemos obter os cristais necesarios para a análise mediante cristalografía de raios X", di Yamagata. O avance chegou cos últimos avances nunha técnica denominada microscopia crioelectrónica, que revelou as estruturas disparando electróns a mostras conxeladas do proteína.
Esta investigación está a orientar agora o traballo para desenvolver derivados de ácidos mugineicos, que o equipo cre que poderían converterse nunha nova xeración de fertilizantes altamente efectivos para solos alcalinos.
"Un derivado sintético, desenvolvido polo noso colaborador Kosuke Namba da Universidade de Tokushima, pode mellorar crecemento das plantas mellor que o composto natural a só unha milésima parte do custo", di Yamagata. Chamado ácido prolina-2′-desoximuxineico (PDMA), o derivado é estable durante un mes en solo, en comparación con só un día para o composto natural.
Namba traballa agora cun fabricante xaponés para aumentar a produción de PDMA para uso comercial como fertilizante agrícola.