藍藻中關鍵酶可“吞噬”二氧化碳
發表時間：2024-05-17
來源：科技日報
作者：張佳欣
藍藻顯微圖像。圖片來源：物理學家組織網
科技日報記者?張佳欣
科學家發現了一種“隱藏在大自然藍圖中”的可“吞噬”二氧化碳的關鍵酶。這一發現由澳大利亞國立大學和英國紐卡斯爾大學的科學家共同完成。研究成果發表在最新一期《科學進展》雜志上。
藍藻擁有名為二氧化碳濃縮機制（CCM）的系統，能固定大氣中的碳，并以比一般植物和農作物快得多的速度將其轉化為糖。
CCM的核心是稱為羧基體的大型蛋白質區室。這些結構負責隔離二氧化碳，儲存CsoSCA和Rubisco這兩種酶。CsoSCA酶的作用是在羧基體內產生局部高濃度的二氧化碳，Rubisco酶隨后可以吞噬這些二氧化碳，并將其轉化為糖供細胞食用。
CsoSCA酶可隨一種名為RuBP的分子的節奏“起舞”。RuBP就像開關一樣將CsoSCA酶激活。如果把光合作用比作制作三明治，那么空氣中的二氧化碳是餡料，RuBP就是面餅。就像制作三明治時，餡料的添加速度取決于面餅的供應速度一樣。CsoSCA酶向Rubisco酶供應二氧化碳并轉化為糖的速度也取決于RuBP的含量。當有足夠的RuBP時，酶被“啟動”。一旦細胞耗盡RuBP，酶將被“關閉”。令人驚訝的是，CsoSCA酶一直隱藏在大自然的藍圖中，靜待人們的發現。
研究人員表示，設計更高效捕獲和利用二氧化碳的作物，將極大地提高作物產量，同時減少對氮肥和灌溉系統的需求，還能增強世界糧食系統對氣候變化的抵御能力。