Des chercheurs de l'Université de Fribourg ont identifié la protéine Shethna II, qui protège la nitrogénase du stress oxydatif, changeant potentiellement les paradigmes de la biotechnologie verte et réduisant la dépendance aux engrais synthétiques dans l'agriculture.
Des chercheurs de l’Université de Fribourg ont découvert une protéine qui protège l’enzyme clé responsable de la fixation biologique de l’azote des dommages oxydatifs. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à une réduction de la dépendance aux engrais synthétiques, à la fois énergivores et nocifs pour l’environnement.
La protéine, connue sous le nom de protéine Shethna II, a été étudiée en détail par une équipe dirigée par Oliver Einsle, professeur de biochimie à l'Université de Fribourg. Leurs recherches, publié dans la revue Nature, ont exploité les capacités de pointe de la cryomicroscopie électronique.
Le défi écologique des engrais azotés
L'azote est un élément nutritif essentiel à la croissance des plantes, souvent complété par des engrais synthétiques dans l'agriculture moderne. Cependant, la production et l'utilisation de ces engrais posent des problèmes écologiques importants, notamment une forte consommation d'énergie et une pollution environnementale.
La fixation biologique de l’azote, un processus naturel réalisé par certaines bactéries et archées, a longtemps été considérée comme une alternative respectueuse de l’environnement si elle pouvait être reproduite dans les cultures.
La nitrogénase, l’enzyme qui facilite la fixation naturelle de l’azote, est notoirement sensible à l’oxygène – un problème aggravé dans les environnements riches en oxygène où les plantes prospèrent. Surmonter ce défi a été un obstacle majeur au transfert de ce processus naturel dans les cellules végétales.
Rôle protecteur de la protéine Shethna II
Entrez la protéine Shethna II.
Les chercheurs ont démontré que cette petite mais puissante protéine protège la nitrogénase de l’oxygène en formant un complexe protecteur.
Lorsque les niveaux d'oxygène augmentent, la protéine Shethna II se lie rapidement à la nitrogénase, formant de longs filaments qui protègent les centres actifs de l'enzyme des dommages oxydatifs. Une fois le stress oxydatif atténué, le complexe protecteur se dissout, permettant à la nitrogénase de reprendre sa fonction.
« La production d'une nitrogénase fonctionnelle dans les plantes pourrait amorcer un changement de paradigme dans la biotechnologie verte, et cette petite protéine peut apporter une contribution décisive pour rendre cela possible », a déclaré Einsle dans un communiqué. communiqué de presse.
Implications futures
L'incorporation réussie de la nitrogénase, avec l'aide de la protéine Shethna II, directement dans les cellules végétales ouvre des possibilités passionnantes. Elle suggère que les cultures pourraient un jour fixer leur propre azote de l'atmosphère, réduisant ainsi, voire éliminant potentiellement, le besoin d'engrais synthétiques.
Les résultats de l’équipe représentent un bond en avant significatif dans l’agriculture durable et la biotechnologie verte, offrant un aperçu d’un avenir où l’agriculture dépend moins des intrants synthétiques, conduisant à des systèmes de production alimentaire plus durables.