Gli scienziati stanno utilizzando AlphaFold nella loro ricerca per rafforzare un enzima vitale per la fotosintesi, aprendo la strada a colture più resistenti al calore.
Poiché il riscaldamento globale si accompagna a maggiori siccità e ondate di caldo, i raccolti di alcune colture di base si stanno riducendo. Ma meno visibile è ciò che accade all’interno di queste piante, dove il calore elevato può distruggere il meccanismo molecolare che le mantiene in vita.
Al centro di questo meccanismo si trova un processo alimentato dal sole che supporta praticamente tutta la vita sulla Terra: la fotosintesi. Le piante utilizzano la fotosintesi per produrre il glucosio che alimenta la loro crescita attraverso un’intricata coreografia di enzimi all’interno delle cellule vegetali. Con l’aumento delle temperature globali, quella coreografia può vacillare.
Berkley Walker, professore associato alla Michigan State University, trascorre le sue giornate a pensare a come mantenere quella coreografia al passo. “La natura possiede già i progetti per molti enzimi in grado di gestire il calore”, afferma. “Il nostro compito è imparare da questi esempi e integrare la stessa resilienza nelle colture da cui dipendiamo”.
Il laboratorio di Walker si concentra su un enzima vitale nella fotosintesi chiamato glicerato chinasi (GLYK), un enzima che aiuta le piante a riciclare il carbonio durante la fotosintesi. Un’ipotesi è che, se fa troppo caldo, GLYK smette di funzionare e la fotosintesi fallisce.
La squadra di Walker ha deciso di capirne il motivo. Poiché la struttura di GLYK non è mai stata determinata sperimentalmente, si sono rivolti ad AlphaFold per prevederne la forma 3D, non solo nelle piante ma anche in un’alga amante del calore che prospera nelle sorgenti termali vulcaniche. Prendendo le forme previste da AlphaFold e inserendole in sofisticate simulazioni molecolari, i ricercatori hanno potuto osservare come questi enzimi si flettessero e si torcessero all’aumentare della temperatura.
È stato allora che il problema è diventato chiaro: tre anelli flessibili nella versione vegetale di GLYK si sono deformati a causa del calore elevato.
Gli esperimenti da soli non avrebbero mai potuto fornire tali informazioni, afferma Walker: “AlphaFold ha consentito l’accesso a strutture enzimatiche non disponibili sperimentalmente e ci ha aiutato a identificare le sezioni chiave da modificare”.
Armati di questa conoscenza, i ricercatori del laboratorio di Walker hanno creato una serie di enzimi ibridi che hanno sostituito gli anelli instabili del GLYK della pianta con altri più rigidi presi in prestito dal GLYK delle alghe. Uno di questi ha funzionato in modo spettacolare, rimanendo stabile a temperature fino a 65 °C.
Fonte: deepmind.google
