Un mapa del paisaje bioquímico de Rubisco

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Ingeniería de enzimas
• Biología molecular

Sus antecedentes:

• Rubisco es crucial para la fijación de CO2 pero tiene una cinética lenta.
• Comprender la evolución y los mecanismos químicos de Rubisco es clave para mejorar su función.
• Los esfuerzos de ingeniería anteriores para mejorar Rubisco han tenido un éxito limitado.

Objetivo del estudio:

• Mapear sistemáticamente el paisaje de funciones de secuencia de Rubisco.
• Para identificar las mutaciones que alteran los parámetros bioquímicos de Rubisco.
• Explorar el potencial funcional de Rubisco a través de la mutagénesis a gran escala.

Principales métodos:

• Desarrolló un ensayo masivo paralelo utilizando Escherichia coli de ingeniería.
• Actividad enzimática acoplada al crecimiento bacteriano para el cribado de alto rendimiento.
• Se evaluaron más del 99% de los mutantes de un solo aminoácido en diferentes concentraciones de CO2.

Principales resultados:

• Velocidad de la enzima inferida y afinidad de CO2 para miles de sustituciones de Rubisco.
• Se han identificado posiciones altamente conservadas tolerantes a la mutación.
• Descubrieron mutaciones raras que mejoran significativamente la afinidad por el CO2.

Conclusiones:

• Se ha demostrado que se pueden lograr mejoras bioquímicas sustanciales en Rubisco.
• Demostró que la diversidad funcional de Rubisco se puede salvar a través de la ingeniería.
• Estableció las bases para futuros esfuerzos de ingeniería de enzimas de Rubisco para mejorar la fijación de carbono.