Super computador desbloqueia segredos das células vegetais para pavimentar o caminho para as culturas mais resistentes

Os cientistas da IBM Research e as Universidades de Melbourne e Queensland ter movido um passo mais perto de identificar a nanoestrutura de celulose - o componente estrutural básico das paredes celulares das plantas. 

As introspecções poderia pavimentar o caminho para variedades resistentes mais doenças das culturas e aumentar a sustentabilidade da indústria de celulose, papel e fibras - uma das principais utilizações de celulose. Bater em poder da supercomputação da IBM, os pesquisadores foram capazes de modelar a estrutura e dinâmica de celulose em nível molecular.

O trabalho, que foi descrito em um artigo publicado em Fisiologia Vegetal,representa um passo significativo para a nossa compreensão da biossíntese de celulose e como parede celular das plantas montar e função.A pesquisa é parte de um programa de longo prazo no Victorian Life Sciences Computation Initiative (VLSCI) para desenvolver um modelo de simulação em computador 3D de toda a parede planta.

Celulose representa um dos compostos orgânicos mais abundantes na terra com um número estimado de 180 mil milhões de toneladas produzidas por plantas em cada ano. Uma planta torna celulose, ligando unidades de glucose simples em conjunto para formar cadeias que são depois empacotados juntos para formar fibras. Estas fibras, em seguida, enrolar em torno da célula como o principal componente da parede da célula da planta, proporcionando rigidez, a flexibilidade e a defesa contra as tensões internas e externas.

Até agora, os cientistas têm sido desafiados com detalhe a estrutura das paredes celulares da planta, devido à complexidade do trabalho e a natureza invasiva dos métodos físicos tradicionais que frequentemente causam dano às células vegetais.

Dr John Wagner, Gerente de Ciências da Computação, IBM Research - Austrália, chamou-lhe um "projecto pioneiro".

"Estamos trazendo expertise da IBM Research em biologia computacional, big data e agricultura inteligente para ter em uma grande escala, colaborativo projeto de ciência australiana com algumas das mentes mais brilhantes no campo. Nós somos um grande apoiador do Victorian Computation Initiative Ciências da Vida e estamos muito animado para ver o impacto científico este trabalho agora está tendo ",

Usando o supercomputador IBM Blue Gene / Q no VLSCI, conhecido como Avoca, os cientistas foram capazes de realizar as quatrilhões de cálculos necessários para modelar os movimentos dos átomos de celulose.

A pesquisa mostra que, dentro da estrutura de celulose, há entre 18 e 24 cadeias de presença numa microfibrila elementar, muito menos do que as 36 cadeias que tinham sido assumidos anteriormente.

Dr Monika Doblin, Research Fellow e vice-Nó Líder da Faculdade de Biociências da Universidade de Melbourne, disse celulose é uma parte vital da estrutura da planta, mas a sua síntese ainda está para ser totalmente compreendido.

"É difícil trabalhar na síntese de celulose in vitro porque uma vez que as células vegetais são arrombadas, a maior parte da atividade da enzima está perdida, portanto,é  necessário para encontrar outras abordagens para estudar como ele é feito", disse Doblin.

"Graças à expertise da IBM em modelagem molecular e poder computacional de VLSCI, temos sido capazes de criar modelos de parede da planta em nível molecular o que levará a novos níveis de compreensão sobre a formação de celulose."

IBM pesquisador, Dr. Daniel Oehme, disse paredes vegetais são a primeira barreira para patógenos causadores de doenças.

"Enquanto nós não entendemos completamente a via molecular da infecção pelo patógeno e resposta da planta, estamos explorando maneiras de manipular a composição da parede, a fim de torná-lo mais resistente a doenças,"

Fonte: sciencedaily