Biljke i alge pretvaraju sunčevu energiju u hemijsku kroz fotosintezu. Ovaj proces je od vitalnog značaja za život na Zemlji i obezbeđuje nam kiseonik, hranu, goriva i druge vredne proizvode. Fotosinteza se dešava unutar ćelija, u strukturama koje se nazivaju hloroplasti.
Da bi bolje razumeli unutrašnje funkcionisanje ovih struktura, istraživači su mapirali lokacije 1.034 proteina unutar hloroplasta jednoćelijske zelene alge Chlamidomonas. Ova mapa je prostorni atlas proteoma hloroplasta — svih proteina koje organizam može da proizvede.
Obrasci lokalizacije različitih proteina otkrili su nove strukture hloroplasta i otkrili novu prostornu organizaciju unutar hloroplasta. Istraživači su takođe identifikovali nove komponente poznatih struktura hloroplasta, kao što su omotač hloroplasta, njegovi DNK-proteinski kompleksi, mikrokompartmenti za skladištenje masti i proteinska tela uključena u hvatanje ugljen-dioksida iz atmosfere.
Tim je identifikovao ove nove komponente istražujući njihovu interakciju sa poznatim proteinima. Pronašli su mnoge proteine koji su se nalazili i u hloroplastu i u drugim ćelijskim strukturama, što ukazuje na novu funkciju i komunikaciju između tih struktura.
Naučnici su zatim primenili metode mašinskog učenja na atlasu proteina da bi generisali predviđanja za lokaciju svih proteina u Chlamidomonas. Ovo im je omogućilo da dodele pretpostavljene funkcije mnogim nekarakterističnim proteinima na osnovu njihove ćelijske lokacije.
Ovaj atlas naučnicima nudi uvid u funkciju proteina i organizaciju hloroplasta u organizmu. Koristeći ovaj atlas i algoritame veštačke inteligencije, istraživači su takođe mogli da predvide lokacije za sve proteine u Chlamidomonas.
Inženjerske biljke će pomoći u rešavanju izazova u proizvodnji hrane, goriva i proizvoda koji proizilaze iz klimatskih promena. Naučnicima je potrebno osnovno biološko razumevanje fotosinteze da bi napravili useve sa poboljšanom produktivnošću. Ovo istraživanje postavlja temelje za dešifrovanje unutrašnjeg rada hloroplasta, ćelijske strukture u srcu fotosinteze.
