酶简介四:世界上最重要的酶

发布时间:2016/3/1  浏览数:601次

今天介绍一个作者认为最重要的酶,也许这个会引起争议但是欢迎讨论。这个被认为世界上最重要的酶的名字是“1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶”,通常简写为RuBisCO。

为什么rubisco这个酶是世界上最重要的酶呢?首先,它是所有碳基生命的基础,负责碳的固定,如果没有rubisco酶固定,我们所熟知的生命体都将不复存在。

Rubisco也是世界上数量最大的酶,小至蓝细菌和浮游生物大至棕榈树和巨杉,所有光合生物都含此酶。在摩尔等人编辑的一本教科书中估计rubisco占了叶中高达20-25%可溶性蛋白质,并且在全球范围内以1000kg/秒的速度产生(Moore, R., Clark, W. D., Kingsley, R. S., and Vodopich, D., Botany, Wm. C. Brown, 1995.)。而每个人类需要高达44kg左右的rubisco来供养,所以请多多种树,行动起来吧!

在这里有分享一则关于rubisco趣闻:在植物死亡之后这个酶会继续发挥功能以帮助植物持续分解。 Rubisco也是著名的低效率酶,其中一个原因是这个酶必需O2 和 CO2同时存在的情况下才有反应能力。其次,rubisco不适应当前的大气状况,现在的大气CO2含量水平是其最佳效率需要的含量的一半左右。究其原因可能是30亿年前此酶从蓝藻细菌中进化得到,而当时大气中O2的含量是非常稀少的,而CO2的含量则比当前的空气中含量要高很多,而自然选择并没有使这个酶更进一步的进化。


使用定向进化来改变酶的活性是科学家们一直所关注的,科学家们已经花了多年的时间通过基因工程技术来改变rubisco的光合效率。到目前为止这些研究大多数还没有成功,而无法在植物体外恢复rubisco功能是限制这些实验的最根本原因。为什么rubisco很难恢复活性形式呢?因为催化活性的酶是由16个亚基组成的。但几年前发表在科学杂志《Nature》上的一篇文章指出可能有一个方法可以解决该问题(Nature 463, 197-202 [14 January 2010])。


分子伴侣是一种能促进新合成的蛋白质正确折叠的蛋白质。根据德国马克斯普朗克生物化学研究所的Manajit博士研究,rubisco正确折叠也需要分子伴侣的协助。现在用定向进化的方法改进rubisco实验正在进行中,实验中使用了分子伴侣。Rubisco功能得到了改进,提高了其在现有大气环境中的反应效率,能够提高农作物的产率,并且也能缓解现在大气CO2含量提升的问题。

了解更多信息请点击此链接:Press Release from the Max Planck Institute of Biochemistry


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