Группа ученых открыла древнюю форму рубиско, самого распространенного фермента на Земле и критически важного для жизни, какой мы ее знаем.
Обнаруженный в ранее неизвестных микробах окружающей среды, недавно идентифицированный рубиско дает представление об эволюции фотосинтезирующих организмов, которые лежат в основе пищевых цепей планеты.
«Рубиско является основным двигателем для производства продуктов питания, поэтому он может забирать CO2 из атмосферы и превращать его в сахар для использования растениями и другими фотосинтезирующими организмами», — сказал Дуг Банда, научный сотрудник лаборатории Патрика Ши из Калифорнийского университета в Дэвисе. доцент и директор отдела проектирования биосистем растений в Объединенном институте биоэнергетики (JBEI), которым руководит Национальная лаборатория Лоуренса Беркли (Berkeley Lab). «Это также один из старейших ферментов, связывающих углерод, на планете».
Форма I rubisco, содержащаяся в растениях, водорослях и цианобактериях, имеет глубокую историю эволюции планеты, восходящую почти 2,4 миллиарда лет назад к Великому событию оксигенации, когда цианобактерии буквально преобразовали атмосферу Земли, введя в нее кислород посредством фотосинтеза. Роль Рубиско в этом основополагающем событии делает его центром внимания ученых, изучающих эволюцию жизни, а также ученых, стремящихся разработать биотопливо и технологии возобновляемой энергии.
В исследовании, опубликованном в Nature Plants, Банда и исследователи из Калифорнийского университета в Дэвисе, Калифорнийском университете в Беркли и лаборатории Беркли сообщают об открытии и описании ранее не описанной линии происхождения формы I rubisco — той, которая, как подозревают исследователи, отличалась от формы I rubisco до эволюции. цианобактерий.
Обнаруженная посредством метагеномного анализа образцов окружающей среды и синтезированная в лаборатории, новая линия, названная формой I ‘rubisco, дает исследователям новое понимание структурной эволюции формы I rubisco, потенциально давая подсказки относительно того, как этот фермент изменил планету.
«Это могло быть так, как рубиско выглядело до появления кислорода более 2,4 миллиарда лет назад», — сказал Ши, отметив, что форма рубиско дает ученым возможность понять, как древние микробы могли связывать углерод до рост цианобактерий и форма I. rubisco.
Невидимый мир
Форма I rubisco представляет собой гексадекамер, что означает, что она построена из восьми ядер, больших молекулярных субъединиц с восемью маленькими субъединицами, расположенными сверху и снизу. Каждая часть структуры этого белка является неотъемлемой частью фотосинтеза и, следовательно, процесса фиксации углерода.
Источник: Национальная лаборатория Лоренса Беркли
Фото: Энрике Перейра / Лаборатория Беркли