Kapljice RuBisCa za boljšo fotosintezo

V današnjem Znanstvenem britoffu pa o novih spoznanjih na področju fotosinteze. Raziskovalkam in raziskovalcem iz Nemčije in Avstralije je uspelo določiti strukturo in preko nje razložiti funkcijo pomembnega proteina, ki sodeluje v procesu fiksacije atmosferskega CO2.

Kot smo na valovih Radia študent že poročali, ključno vlogo pri pretvorbi ogljikovega dioksida v enostavne sladkorje igra encim, imenovan Rubisco. Ker je Rubisco precej počasen encim, ga mora rastlinska celica proizvesti v velikih količinah. Dodatno izkoristek fiksacije ogljikovega dioksida rastlinske celice dosežejo z oblikovanjem posebnih proteinskih skupkov, imenovanih karboksisomi. Gre za nemembranske organele, v katerih se nahajajo pomembni proteini, ki sodelujejo v procesu fiksacije CO2, med drugim jasno tudi Rubisco.

Z oblikovanjem karboksisomov rastlinska celica uspešno skoncentrira pomembne encime in substrat, torej CO2, ter tako uspešno poveča izkoristek reakcije fiksacije CO2. Raziskovalci in raziskovalke so ugotovili, da se karboksisomi v celici v resnici obnašajo kot kapljice. Med citoplazmo, ki je sicer tudi tekočina, in karboksisomom lahko tako opazimo jasno fazno mejo, ki ju razmejuje. Gre torej za razmejitev med dvema tekočinama, v žargonu poimenovana kot liquid-liquid fazna separacija.

Raziskovalke ter raziskovalci so v nedavno objavljeni študiji v reviji Nature določili protein, ki je odgovoren za fazno separacijo skupka proteinov, ki sestavljajo karboksisom. S pomočjo naprednih kombiniranih pristopov uporabe strukturnobioloških tehnik krioelektronske mikroskopije, tomografije ter rentgenske strukturne analize je uspelo raziskovalcem določiti strukturo kompleksov proteinov v karboksisomu in določiti funkcijo posameznih komponent. Ugotovili so, da je za fazno separacijo in tako oblikovanje karboksisomov ključen protein, imenovan CcmM. Proteini CcmM tvorijo tako kovalentne kot tudi nekovalentne interakcije z vezavnimi partnerji, ki omogočijo nastanek fleksibilne strukture proteinskih kompleksov, kar dopusti fazno separacijo in vodi k nastanku karboksisoma.

Dosežek predstavlja pomemben napredek pri razumevanju nastanka karboksisomov v rastlinskih celicah in odpira novo polje za izboljšave procesa fiksacije CO2 in tudi fotosinteze.