Учёные из Королевского технологического института KTH в Швеции создали и протестировали около 15 000 генетически изменённых версий бактериального фермента Rubisco, который помогает превращать углекислый газ в материал для роста. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Цель работы — найти способы ускорить фотосинтез, чтобы в будущем адаптировать сельскохозяйственные культуры к изменению климата. Об этом рассказывает сайт Phys.org.
Rubisco — один из самых важных ферментов на Земле, но он крайне неэффективен: работает медленно и иногда захватывает кислород вместо CO₂, из-за чего растения тратят энергию на переработку лишних продуктов. Учёные сосредоточились на бактериальной версии фермента, так как её проще производить и тестировать в больших масштабах. Некоторые бактериальные Rubisco перерабатывают CO₂ быстрее растительных, но при этом менее избирательны к углекислому газу.
В ходе эксперимента исследователи нашли несколько перспективных вариантов, которые меньше реагируют с кислородом и сохраняют полезную скорость превращения CO₂. Однако у них есть компромиссы в общей эффективности, а полезные мутации часто переставали работать при комбинировании. Компьютерные модели, предсказывающие влияние мутаций, оказались надёжнее для одиночных изменений, чем для их сочетаний.
Дальнейшая работа будет направлена на снижение реакции с кислородом у перспективных вариантов и на тестирование новых ферментов в растительных клетках и цианобактериях. Полученная база данных успешных и неудачных мутаций может помочь улучшить компьютерные модели и в перспективе создать более быстрорастущие и устойчивые к климату культуры.