Glewik polny wskazuje: fotosynteza zyskuje na wydajności po podkręceniu enzymu RuBisCO

|Z ostatniej chwili

W przyrodzie kolor wściekle żółty bywa stosowany ku przestrodze (patrz: liściołaz żółty) czy jako kamuflaż (patrz: modliszka storczykowa). W Pulsarze natomiast – to sygnał końca embarga, które prestiżowe czasopisma naukowe nakładają na publikowane przez badaczy artykuły. Tekst z żółtym oznaczeniem dotyczy więc doniesienia, które zostało upublicznione dosłownie przed chwilą.

RuBisCO to jeden z najważniejszych enzymów w historii życia na Ziemi – odpowiada za pochłanianie CO2 z powietrza i przekształcanie go w materię organiczną podczas fotosyntezy. Ma jednak poważną wadę: zamiast dwutlenku węgla potrafi omyłkowo reagować z tlenem, co zmusza roślinę do uruchamiania kosztownego procesu naprawczego (zwanego fotooddychaniem) i marnowania sporej części uzyskanej energii.

Wiele glonów potrafi ograniczać ten problem, skupiając RuBisCO w specjalnych strukturach wewnątrz komórki. W ich wnętrzu stężenie CO2 może być nawet czterdziestokrotnie wyższe niż w otoczeniu, co sprawia, że enzym pracuje nieporównanie sprawniej. Dotąd sądzono, że do takiego nagromadzenia cząsteczek RuBisCO niezbędne są specjalne białka pełniące rolę „kleju”. Żadne z nich nie pasuje jednak do wersji enzymu występującej u roślin lądowych.

Naukowcom właśnie udało się wykazać, że niepozorny glewik polny (Anthoceros agrestis) wypracował zupełnie inne, ale też skuteczne rozwiązanie problemu. Enzym RuBisCO zbudowany jest z ośmiu dużych i ośmiu małych podjednostek. U glewika jedna z form małej podjednostki (nazwana RbcS-STAR) ma dodatkowy, wydłużony fragment. Potrafi on samorzutnie łączyć się z identycznymi strukturami sąsiednich cząsteczek RuBisCO, co pozwala enzymom zbijać się w wydajne skupiska bez udziału zewnętrznych łączników.

Co kluczowe dla potencjalnych zastosowań rolniczych, samo doczepienie fragmentu STAR do enzymu w rzodkiewniku pospolitym (gatunku powszechnie używanym w badaniach laboratoryjnych) wystarczyło, aby we wnętrzu komórek tej rośliny cząsteczki enzymu zbiły się w gęste skupiska, przypominające te występujące naturalnie u glewika. Co więcej, zmutowane rzodkiewniki – pozbawione naturalnej zdolności do sprawnej produkcji własnego RuBisCO, którym wprowadzono modyfikację z RbcS-STAR – lepiej rosły, miały większe liście i szybciej pobierały CO2 z powietrza w porównaniu z osobnikami bez modyfikacji.

Badacze zaznaczają jednak, że odkryte mechanizmy nie działają jeszcze z pełną mocą i mają swoje ograniczenia. Dlatego konieczne są dalsze badania oraz prace eksperymentalne.

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.