今天介紹一個作者認(rèn)為最重要的酶，也許這個會引起爭議但是歡迎討論。這個被認(rèn)為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”，通常簡寫為RuBisCO。
為什么rubisco這個酶是世界上最重要的酶呢？首先，它是所有碳基生命的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)碳的固定，如果沒有rubisco酶固定，我們所熟知的生命體都將不復(fù)存在。
Rubisco也是世界上數(shù)量最大的酶，小至藍(lán)細(xì)菌和浮游生物大至棕櫚樹和巨杉，所有光合生物都含此酶。在摩爾等人編輯的一本教科書中估計rubisco占了葉中高達(dá)20-25%可溶性蛋白質(zhì)，并且在全球范圍內(nèi)以1000kg/秒的速度產(chǎn)生(Moore, R., Clark, W. D., Kingsley, R. S., and Vodopich, D., Botany, Wm. C. Brown, 1995.)。而每個人類需要高達(dá)44kg左右的rubisco來供養(yǎng)，所以請多多種樹，行動起來吧！
在這里有分享一則關(guān)于rubisco趣聞：在植物死亡之后這個酶會繼續(xù)發(fā)揮功能以幫助植物持續(xù)分解。 Rubisco也是著名的低效率酶，其中一個原因是這個酶必需O2 和 CO2同時存在的情況下才有反應(yīng)能力。其次，rubisco不適應(yīng)當(dāng)前的大氣狀況，現(xiàn)在的大氣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30億年前此酶從藍(lán)藻細(xì)菌中進(jìn)化得到，而當(dāng)時大氣中O2的含量是非常稀少的，而CO2的含量則比當(dāng)前的空氣中含量要高很多，而自然選擇并沒有使這個酶更進(jìn)一步的進(jìn)化。
使用定向進(jìn)化來改變酶的活性是科學(xué)家們一直所關(guān)注的，科學(xué)家們已經(jīng)花了多年的時間通過基因工程技術(shù)來改變rubisco的光合效率。到目前為止這些研究大多數(shù)還沒有成功，而無法在植物體外恢復(fù)rubisco功能是限制這些實驗的最根本原因。為什么rubisco很難恢復(fù)活性形式呢？因為催化活性的酶是由16個亞基組成的。但幾年前發(fā)表在科學(xué)雜志《Nature》上的一篇文章指出可能有一個方法可以解決該問題(Nature 463, 197-202 [14 January 2010])。
分子伴侶是一種能促進(jìn)新合成的蛋白質(zhì)正確折疊的蛋白質(zhì)。根據(jù)德國馬克斯普朗克生物化學(xué)研究所的Manajit博士研究，rubisco正確折疊也需要分子伴侶的協(xié)助?，F(xiàn)在用定向進(jìn)化的方法改進(jìn)rubisco實驗正在進(jìn)行中，實驗中使用了分子伴侶。Rubisco功能得到了改進(jìn)，提高了其在現(xiàn)有大氣環(huán)境中的反應(yīng)效率，能夠提高農(nóng)作物的產(chǎn)率，并且也能緩解現(xiàn)在大氣CO2含量提升的問題。
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