Скорость света

Генетик растений Морин Хэнсон из Корнельского университета в Итаке, Нью-Йорк, и ее коллеги решили позаимствовать более быстрый Rubisco из цианобактерии Synechococcuselongatus.

Ученые, включая Хэнсон и физиолога растений Мартина Перри из лаборатории «Rothamsted Research» в Гарпендене, Великобритания, вставили гены бактериального Rubisco в геном хлоропласта (органеллы клетки, где происходит фотосинтез) табака Nicotianatabacum, широко используемого модельного организма для исследований генетической инженерии. Некоторым растениям ученые дополнительно ввели бактериальный белок, который, как считается, помогает Rubisco правильно сворачиваться. Другим они добавили бактериальный белок, который поддерживает структуру Rubisco.

Обе линии табака смогли использовать бактериальный Rubisco для фотосинтеза, и обе превращали CO2 в сахар быстрее, чем обычный табак.

Работа дает важное основание для проверки гипотезы, что более быстрый Rubisco делает растение более продуктивным, – говорит Дональд Орт, биолог растений из Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн. Однако Хэнсон отмечает, что его команде нужно провести дополнительную работу, прежде чем гипотеза подтвердится.

Хотя бактериальный Rubisco работает быстрее энзима табака, он еще и более склонен к напрасной трате энергии, реагируя с кислородом вместо углекислого газа. Фотосинтетические бактерии преодолели эту проблему, создав специальные структуры, которые называются карбоксизомами, окружающими энзим и образующие богатую CO2 среду, тем самым уменьшая ненужные реакции.

Лишенные карбоксизом, растения от Хэнсон – которые также выделяют гораздо меньше Rubisco, чем обычные – должны выращиваться в помещениях, где искусственно поддерживается высокая концентрация углекислого газа.

Однако остается надежда, что вскоре это уже не будет обязательным условием. В июне команда Хэнсон доложила о создании табака, который может образовывать структуры, подобные бактериальным карбоксизомам. Следующим шагом, говорит Хэнсон, будет повторить это на растениях, которые производят «турбореактивный» бактериальный Rubisco.

Дональд Орт говорит, что создать растения табака с функциональными карбоксизомами вполне возможно в ближайшие пять лет.