Uma equipe internacional, incluindo pesquisadores da Universidade de Cornell, do Boyce Thompson Institute, da Universidade de Edimburgo e outros, descobriu como as plantas antóceros utilizam uma proteína modificada, RbcS-STAR, para agrupar a enzima fotossintética chave Rubisco em compartimentos semelhantes a pirenoides. Este mecanismo aumenta a captação de carbono e poderia melhorar os rendimentos das culturas em até 60 por cento, reduzindo as necessidades de água e fertilizantes.
Rubisco, ou ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase/oxigenase, é a enzima mais importante do planeta para a fotossíntese, fixando dióxido de carbono em açúcares que alimentam o crescimento das plantas e formam a base da cadeia alimentar. No entanto, ela é lenta e propensa a se ligar ao oxigênio em vez disso, especialmente em climas em aquecimento, levando a desperdício de energia, subprodutos tóxicos e crescimento retardado. Os antóceros, pequenas plantas terrestres relacionadas aos musgos, superam isso utilizando RbcS-STAR, uma versão da subunidade pequena da Rubisco com uma 'cauda' ou segmento extra que atua como velcro ou uma âncora. Essa modificação agrupa as enzimas Rubisco em compartimentos densos semelhantes aos pirenoides das algas, concentrando CO2 e minimizando a interferência do oxigênio. «A Rubisco é arguavelmente a enzima mais importante do planeta porque é o ponto de entrada para quase todo o carbono na comida que comemos», disse Fay-Wei Li, professor associado no Boyce Thompson Institute e na Universidade de Cornell, co-líder do estudo. «Mas ela é lenta e facilmente distraída pelo oxigênio, o que desperdiça energia e limita a eficiência com que as plantas podem crescer.» Diferentemente das algas, que usam proteínas separadas para o agrupamento, os antóceros modificam a própria Rubisco. «Assumimos que os antóceros usariam algo semelhante ao que as algas usam — uma proteína separada que reúne a Rubisco», disse Tanner Robison, estudante de pós-graduação e co-primeiro autor. «Em vez disso, descobrimos que eles modificaram a própria Rubisco para fazer o trabalho.» A equipe demonstrou a modularidade do RbcS-STAR introduzindo-o em uma espécie de antóceros sem pirenoides naturais e em Arabidopsis, uma planta com flor modelo. Em ambas, estruturas semelhantes a pirenoides se formaram — mesmo quando apenas a cauda STAR foi ligada à Rubisco nativa. «Nós até tentamos ligar apenas a cauda STAR à Rubisco nativa de Arabidopsis, e isso desencadeou o mesmo efeito de agrupamento», disse Alistair McCormick, professor na Universidade de Edimburgo e co-líder. «Isso nos diz que o STAR é verdadeiramente a força motriz. É uma ferramenta modular que pode funcionar em diferentes sistemas de plantas.» «Ele impede a Rubisco de tocar no oxigênio, porque a coloca em uma casa e depois bombeia um monte de CO2 para dentro da casa», explicou Laura Gunn, bióloga de plantas sintéticas em Cornell e coautora. Os pesquisadores estimam que isso poderia aumentar o crescimento e os rendimentos das culturas em até 60 por cento, permitindo que as plantas fechem os estômatos com mais frequência para conservar água. Também pode reduzir a dependência de fertilizantes sintéticos intensivos em energia. Desafios permanecem, incluindo a engenharia de uma entrega eficiente de CO2 para os agrupamentos. «Construímos uma casa para a Rubisco, mas não será uma casa eficiente a menos que atualizemos o HVAC», observou Gunn. Robert Wilson, bioquímico no MIT, elogiou as descobertas: «É muito impressionante... é um mecanismo completamente novo e novador pelo qual um aspecto importante da bioquímica da Rubisco ocorre.» O estudo, publicado na Science em 2026, oferece um caminho para engenhar uma fotossíntese melhor em culturas como trigo e arroz para uma agricultura sustentável em meio às crescentes demandas globais por alimentos.