Figura 1:Distribuzione della carica sui siti attivi e capacità di riconoscimento della CO2 per vari tipi di RuBisCO. La S rel nel grafico mostra il valore che indica la capacità di riconoscimento della CO2 per ogni RuBisCO. Più alto è il valore, più efficiente è la reazione di fissaggio. Le cariche superficiali sono contrassegnate in rosso per meno, blu per più, e bianco per neutro. La riga inferiore mostra la distribuzione della carica intorno ai siti attivi. Credito:Università di Kobe
RuBisCO svolge un ruolo chiave nella fotosintesi ed è uno degli enzimi più abbondanti al mondo. Un team di ricerca giapponese ha rivelato come la distribuzione della carica sui siti attivi di RuBisCO sia collegata alla capacità dell'enzima di riconoscere l'anidride carbonica. Questa scoperta può essere potenzialmente utilizzata per migliorare la capacità di fissazione dell'anidride carbonica di RuBisCO, che potrebbe aumentare i tassi di fotosintesi nelle piante, aumentare le scorte di cibo e ridurre le emissioni di anidride carbonica. I risultati sono stati pubblicati il 28 febbraio in Transazioni della società biochimica .
Questa ricerca congiunta è stata guidata dal Professore Associato Hiroki Ashida (Kobe University Graduate School of Human Development and Environment), Professore Emerito Akiho Yokota (Nara Institute of Science and Technology) e Professore Associato Eiichi Mizohata (Dipartimento di Chimica Applicata dell'Università di Osaka).
RuBisCO (abbreviazione di ribulosio 1, 5-bisfosfato carbossilasi/ossigenasi) è responsabile della catalizzazione della fissazione dell'anidride carbonica nella fotosintesi, il processo che converte la CO 2 dall'atmosfera in zucchero e carboidrati. Però, non è un enzima efficiente – a volte scambia l'ossigeno per CO 2 , e finisce per catalizzare l'ossigeno oltre a fissare l'anidride carbonica. Questa scarsa discriminazione della CO 2 , combinato con le alte concentrazioni di ossigeno nell'attuale atmosfera terrestre, limita fortemente la CO 2 -reazione di fissaggio. Le scarse prestazioni di RuBisCO come CO 2 - l'enzima fissativo limita la capacità fotosintetica delle piante e delle alghe.
interessante, La capacità di RuBisCO di riconoscere la CO 2 differisce a seconda dell'organismo fotosintetico. CO . di RuBisCO 2 il riconoscimento migliora per gli organismi nel seguente ordine (da basso ad alto):cianobatteri, alghe verdi (Chlamydomonas), piante (riso), e alghe rosse (Gardieria). il CO 2 valori di riconoscimento per RuBisCO nelle alghe verdi, piante e alghe rosse sono rispettivamente 1,5 volte, 2 volte e 6 volte superiore a quello dei cianobatteri.
Per far luce sulle cause di queste diverse emissioni di CO 2 livelli di riconoscimento, il team ha effettuato un'analisi dettagliata e un confronto della struttura tridimensionale di diversi enzimi RuBisCO. Dopo aver analizzato la distribuzione di carica sulla superficie dei siti attivi di RuBisCO, hanno scoperto che i siti attivi hanno mostrato una carica negativa in RuBisCO con bassa CO 2 riconoscimento, mentre la carica tendeva ad essere neutra in RuBisCO con alta CO 2 riconoscimento. Generalmente, strutture e siti con carica neutra hanno una bassa affinità di legame con l'ossigeno. Da questa, è diventato chiaro che la distribuzione di carica sulla superficie dei siti attivi di RuBisCO è il fattore decisivo nell'abbondanza relativa di CO 2 e ossigeno in prossimità dei siti attivi. CO 2 le concentrazioni sono più elevate in RuBisCO con cariche neutre sulle superfici del sito attivo, quindi questi tipi dimostrano una CO . superiore 2 capacità di riconoscimento.
Fino ad ora, i ricercatori hanno tentato di migliorare la CO 2 capacità di riconoscimento di RuBisCO con l'aspettativa che ciò migliorerebbe le capacità fotosintetiche nelle piante, ma non erano sicuri di quale tipo di RuBisCO progettare. Sulla base di questa nuova scoperta, possiamo creare RuBisCO con un alto CO 2 capacità di riconoscimento. Speriamo che questo possa essere applicato per migliorare le capacità fotosintetiche delle piante, aumentare le scorte di cibo, CO . inferiore 2 livelli, e accelerare la produzione di combustibili alternativi.
