RuBisCO

Raziskovalcem in raziskovalkam Inštituta Maxa Plancka za biokemijo v Martinsriedu je po dolgoletnih prizadevanjih uspelo v bakteriji Escherichia coli sintetizirati enega izmed osrednjih encimov fotosinteze. Dosežek predstavlja pomemben korak v smeri genetskega inženiringa in optimizacije procesa fotosinteze.

Študije fotosinteze so pokazale, da ta osrednji življenjski proces kljub svoji dolgoletni evolucijski zgodovini še zdaleč ne deluje optimalno. Izkazalo se je namreč, da v encimski kaskadi fotosinteze obstaja izjemno počasen in neučinkovit encim. Ta encim, imenovan RuBisCO, omogoča kemijsko pretvorbo molekule ogljikovega dioksida iz zraka v sladkor ribulozo-1,5-bisfosfat. Zaradi neučinkovitosti rubisca morajo rastline le-tega proizvesti v enormnih količinah. Ta edinstveni kompenzacijski efekt rastlin je odgovoren za to, da je rubisco najprisotnješi encim na Zemlji.

Z namenom izboljšanja celokupnega izkoristka fotosinteze je tako počasni in neučinkoviti rubisco hitro postal glavna tarča optimizacije z metodami genetskega inženiringa. Ker je za aktivnost encima ključna njegova struktura, so znanstveniki poskušali spremeniti strukturo encima. A pri manipulacijah strukture encima so naleteli na številne težave, ki so posledica kompleksne zgradbe encima in njegove organiziranosti v rastlinski celici.

V nedavni študiji, objavljeni v reviji Science, je znanstvenicam in znanstvenikom prvič v celoti uspelo proizvesti funkcionalen rubisco v bakteriji Escherichia coli. Da se je encim uspešno zvil in sestavil v funkcionalno celoto, so morali poleg samega rubisca sočasno v bakteriji sintetizirati kar pet pomožnih rastlinskih proteinov.

Dosežek predstavlja pomemben mejnik, saj bodo nadaljnje študije rubisca v bakteriji Escherichia coli bistveno olajšale optimizacijo njegove strukture. Prihajajoče študije tako obetajo izboljšanje katalitične aktivnosti rubisca, kar bi vodilo k višjim izkoristkom fotosinteze. Zaradi edinstvene sposobnosti rubisca, da molekulo CO2 iz zraka vgradi v organsko molekulo, raziskovalci potihem tudi upajo, da bi lahko optimiziran rubisco pripomogel k zmanjšanju koncentracije CO2 v zraku.

V pričakovanju hitrejšega in boljšega rubisca sem prispevek pripravil vajenec Uroš.