Figura 1:Distribuição de carga em sites ativos e capacidade de reconhecimento de CO2 para vários tipos de RuBisCO. O S rel no gráfico mostra o valor que indica a capacidade de reconhecimento de CO2 para cada RuBisCO. Quanto maior o valor, mais eficiente é a reação de fixação. As cargas de superfície são marcadas em vermelho para menos, azul para mais, e branco para neutro. A linha inferior mostra a distribuição de carga em torno dos locais ativos. Crédito:Kobe University
RuBisCO desempenha um papel fundamental na fotossíntese e é uma das enzimas mais abundantes do mundo. Uma equipe de pesquisa japonesa revelou como a distribuição de carga nos locais ativos da RuBisCO está ligada à capacidade da enzima de reconhecer o dióxido de carbono. Esta descoberta pode ser potencialmente usada para melhorar a capacidade de fixação de dióxido de carbono de RuBisCO, o que poderia aumentar as taxas de fotossíntese nas plantas, aumentar a oferta de alimentos e diminuir as emissões de dióxido de carbono. Os resultados foram publicados em 28 de fevereiro em Transações da Sociedade Bioquímica .
Esta pesquisa conjunta foi liderada pelo Professor Associado Hiroki Ashida (Escola de Pós-Graduação em Desenvolvimento Humano e Meio Ambiente da Universidade de Kobe), Professor Emérito Akiho Yokota (Instituto de Ciência e Tecnologia de Nara) e Professor Associado Eiichi Mizohata (Departamento de Química Aplicada da Universidade de Osaka).
RuBisCO (abreviação de ribulose 1, 5-bisfosfato carboxilase / oxigenase) é responsável por catalisar a fixação de dióxido de carbono na fotossíntese, o processo que converte CO 2 da atmosfera em açúcar e carboidratos. Contudo, não é uma enzima eficiente - às vezes confunde oxigênio com CO 2 , e acaba catalisando o oxigênio, além de fixar o dióxido de carbono. Esta pobre discriminação de CO 2 , combinado com as altas concentrações de oxigênio na atual atmosfera da Terra, limita severamente o CO 2 - reação de fixação. O fraco desempenho de RuBisCO como CO 2 A enzima fixadora restringe a capacidade fotossintética de plantas e algas.
Interessantemente, A capacidade de RuBisCO de reconhecer CO 2 difere dependendo do organismo fotossintético. CO de RuBisCO 2 o reconhecimento melhora para organismos na seguinte ordem (baixo para alto):cianobactérias, algas verdes (Chlamydomonas), plantas (arroz), e algas vermelhas (Gardieria). O CO 2 valores de reconhecimento para RuBisCO em algas verdes, plantas e algas vermelhas são, respectivamente, 1,5 vez, 2 vezes e 6 vezes maior do que a das cianobactérias.
Para lançar luz sobre o que causa esses diferentes CO 2 níveis de reconhecimento, a equipe realizou uma análise detalhada e comparação da estrutura tridimensional de diferentes enzimas RuBisCO. Depois de analisar a distribuição de carga na superfície dos sites ativos de RuBisCO, eles descobriram que os locais ativos mostraram uma carga negativa em RuBisCO com baixo CO 2 reconhecimento, enquanto a carga tendeu a ser neutra em RuBisCO com alto CO 2 reconhecimento. Em geral, estruturas e locais com carga neutra têm baixa afinidade de ligação com o oxigênio. Disto, tornou-se claro que a distribuição de carga na superfície dos sítios ativos de RuBisCO é o fator decisivo na abundância relativa de CO 2 e oxigênio perto dos locais ativos. CO 2 as concentrações são maiores em RuBisCO com cargas neutras nas superfícies do local ativo, então, esses tipos demonstram CO superior 2 habilidades de reconhecimento.
Até agora, pesquisadores têm tentado melhorar o CO 2 capacidade de reconhecimento de RuBisCO com a expectativa de que isso melhoraria as habilidades fotossintéticas das plantas, mas eles não tinham certeza de que tipo de RuBisCO projetar. Com base nesta nova descoberta, podemos criar RuBisCO com um alto CO 2 capacidade de reconhecimento. Esperamos que isso possa ser aplicado para melhorar as habilidades fotossintéticas das plantas, aumentar o suprimento de alimentos, CO inferior 2 níveis, e acelerar a produção de combustíveis alternativos.
