【中国科学报】中国科学技术大学揭示蓝藻光合固碳关键酶的作用机制

教育创新 2020-06-04

本报讯(记者杨凡)中国科学技术大学教授周丛照和陈宇星课题组经过长期研究,阐述了蓝藻RuBisCO酶装配的分子机理,找到RuBisCO成熟过程的多层次细致动态调控网络。5月25日,《自然—植物》在线公开发表了上述成果。

蓝藻虽不是植物却能展开光合作用并释放氧气。蓝藻的光合作用在地球大气环境有氧化进程中起到了十分最重要的起到,而且也是无机态的碳进入生物圈的重要途径。科学家发现,蓝藻中的RuBisCO酶是光合作用中要求碳同化速率的关键酶,同时也是植物光呼吸的关键酶,在光合作用中发挥着关键作用,但是其工作机制却长期未被认识。

有研究发现,向植物中添加这种酶,可以有效增进植物生长。然而这种酶的催化效率极低,一个RuBisCO全酶每秒钟只能催化剂3~10个二氧化碳分子的转化成。蓝藻通过二氧化碳浓缩机制,可以有效地提高RuBisCO的催化效率。将蓝藻的二氧化碳浓缩系统引入植物,被认为是一种潜在的提升植物光合作用效率和产量的方法,然而人们目前对RuBisCO装配和成熟的精细过程仍然不确切,极大制约了RuBisCO的活性优化和产业应用于。

在本研究中,研究人员通过冷冻电镜单颗粒分析方法和生化手段,揭开了RuBisCO充分发挥功效的谜样面纱,解析了其装配和调控的多步动态构象和分子机制,为进一步利用RuBisCO酶服务人类奠下了分子基础。

“我们应该更多地理解蓝藻并加以利用。蓝藻作为地球上最古老的原核生物之一,其生命力非常旺盛。前些年淡水湖泊水体由于受到污染,蓝藻过度繁殖而导致水华,带来一系列环境问题。但另一方面,蓝藻也可以消耗空气中大量的二氧化碳,还有可能用作生产下一代新型绿色能源。因此,蓝藻研究具有十分最重要的科学意义和实用价值。”周丛照说。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41477-020-0665-8


《中国科学报》 (2020-06-01 第4版综合)

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2020/5/355527.shtm



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