Фермент фиксации углерода оказался в 10 раз более распространенным, чем считалось ранее

"Поскольку я работаю с рубиско, я всегда говорю в своих выступлениях, что это самый распространенный белок на Земле. Иногда аудитория спрашивает: 'Вы действительно уверены?' Теперь я могу сказать: 'Да, уверена'", — говорит Манаджит Хайер-Хартл из Института биохимии Макса Планка (Германия), комментируя новое исследование.

Рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа (Rubisco) — это фермент, фиксирующий углерод, который присутствует во всех фотосинтезирующих организмах. "Более 90% органического углерода на планете в форме биомассы является продуктом действия рубиско", — отмечает Инон Бар-Он из Института науки Вейцмана (Израиль), который провел анализ вместе с Роном Мило.

Сорок лет назад биохимик Джон Эллис заявил, что рубиско — самый распространенный белок на Земле. Однако его приблизительные расчеты оказались занижены на порядок. Вместо 0,04 млрд тонн растения и морские организмы на самом деле содержат 0,7 млрд тонн рубиско.

Как считали?

• Наземный рубиско (90% от общего количества): Бар-Он и Мило рассчитали глобальную массу листьев (единственных частей растений, содержащих рубиско), объединив данные полевых исследований и дистанционного зондирования, а также учтя разное количество фермента у разных видов растений.
• Морской рубиско: расчеты основаны на оценках биомассы морских автотрофов, таких как водоросли и цианобактерии.

Почему оценки различаются?

Основная причина расхождения между оценкой Эллиса и командой Вейцмана — в заблуждении об эффективности рубиско в природе. Эллис делил годовую глобальную скорость фиксации углерода на максимальную скорость работы рубиско в лаборатории.

• В дикой природе рубиско не работает на своей максимальной каталитической скорости.
• Морской рубиско работает на 15% от максимума.
• Рубиско наземных растений функционирует всего на 1% от максимума, превращая три молекулы углекислого газа в секунду.

"Любой рубиско может быть таким же эффективным в природе, как и in vitro", — говорит Хайер-Хартл. Однако в лабораторных условиях его эффективность измеряют при 25°C, полном освещении и высоком уровне CO₂, что не соответствует изменчивым природным условиям.

Понимание причин этого расхождения поможет ученым учитывать факторы, влияющие на глобальную фиксацию углерода. Исследователи также работают над улучшенными версиями фермента для создания более урожайных культур.

Бар-Он задается вопросом, может ли существовать другой, еще более распространенный белок, поскольку предыдущая оценка рубиско была так далека от истины. Основным кандидатом может быть белок, обильный во всех растительных тканях, а не только в листьях, как рубиско.