ルビスコの生化学的景観の地図

科学分野:

• 生物化学
• 酵素工学
• 分子生物学

背景:

• ルビスコは二酸化炭素の固定に不可欠ですが,運動は遅いです.
• ルビスコの進化と化学的メカニズムを理解することは 機能の改善の鍵です
• ルビスコを改良する以前の工学的な努力は 限られた成功を収めました

研究 の 目的:

• ルービスコのシーケンス・ファンクション・ランドスケープを体系的にマッピングする.
• ルビスコの生化学的パラメータを変える変異を特定するために
• ルービスコの機能的可能性を 大規模な変異性によって探求する.

主な方法:

• エンジニアリングされたEscherichia coliを用いて大規模な並行分析を開発しました.
• 酵素活性とバクテリアの増殖を組み合わせて,高通量スクリーニングを行う.
• 単一のアミノ酸変異体の99%以上を CO2濃度によって評価した.

主要な成果:

• 何千ものルービスコ置換に対する推定酵素速度とCO2親和度.
• 変異に耐える高度に保存された位置を特定した.
• 稀な変異が発見され,CO2の相性が大幅に改善された.

結論:

• ルビスコで生化学的改善が 達成可能であることを示した.
• ルービスコの機能的な多様性は 工学によって橋渡しできることが示されました
• 炭素固定の強化のための将来のRubisco酵素エンジニアリングの基礎を築きました.