RuBisCO joue un rôle clé dans la photosynthèse et est l'une des enzymes les plus abondantes au monde. Une équipe de recherche japonaise a révélé comment la répartition des charges sur les sites actifs de RuBisCO est liée à la capacité de l'enzyme à reconnaître le dioxyde de carbone. Cette découverte peut potentiellement être utilisée pour améliorer la capacité de fixation du dioxyde de carbone de RuBisCO, ce qui pourrait augmenter les taux de photosynthèse des plantes, augmenter les approvisionnements alimentaires et réduire les émissions de dioxyde de carbone. Les résultats ont été publiés le 28 février dans Transactions de la société biochimique .

Cette recherche conjointe a été dirigée par le professeur agrégé Hiroki Ashida (École supérieure du développement humain et de l'environnement de l'Université de Kobe), le professeur émérite Akiho Yokota (Institut des sciences et technologies de Nara) et le professeur agrégé Eiichi Mizohata (Département de chimie appliquée de l'Université d'Osaka).

RuBisCO (abréviation de ribulose 1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygénase) est responsable de la catalyse de la fixation du dioxyde de carbone dans la photosynthèse, le processus qui convertit le CO 2 de l'atmosphère en sucre et en glucides. Cependant, ce n'est pas une enzyme efficace - elle confond parfois l'oxygène avec le CO 2 , et finit par catalyser l'oxygène ainsi que fixer le dioxyde de carbone. Cette mauvaise discrimination du CO 2 , combinée aux fortes concentrations d'oxygène dans l'atmosphère terrestre actuelle, limite sévèrement le CO 2 -réaction de fixation. Mauvaise performance de RuBisCO en tant que CO 2 -l'enzyme fixatrice restreint la capacité photosynthétique des plantes et des algues.

De façon intéressante, La capacité de RuBisCO à reconnaître le CO 2 diffère selon l'organisme photosynthétique. CO de RuBisCO 2 la reconnaissance s'améliore pour les organismes dans l'ordre suivant (de faible à élevé) :cyanobactéries, algues vertes (Chlamydomonas), plantes (riz), et les algues rouges (Gardieria). Le CO 2 valeurs de reconnaissance de RuBisCO dans les algues vertes, les plantes et les algues rouges sont respectivement 1,5 fois, 2 fois et 6 fois supérieur à celui des cyanobactéries.

Pour faire la lumière sur les causes de ces différents CO 2 niveaux de reconnaissance, l'équipe a effectué une analyse détaillée et une comparaison de la structure tridimensionnelle de différentes enzymes RuBisCO. Après analyse de la répartition des charges à la surface des sites actifs de RuBisCO, ils ont constaté que les sites actifs présentaient une charge négative en RuBisCO avec une faible teneur en CO 2 reconnaissance, alors que la charge avait tendance à être neutre dans RuBisCO avec un CO élevé 2 reconnaissance. En général, les structures et les sites avec une charge neutre ont une faible affinité de liaison avec l'oxygène. De là, il est devenu clair que la distribution des charges à la surface des sites actifs de RuBisCO est le facteur décisif dans l'abondance relative de CO 2 et de l'oxygène à proximité des sites actifs. CO 2 les concentrations sont plus élevées dans RuBisCO avec des charges neutres sur les surfaces des sites actifs, donc ces types démontrent un CO supérieur 2 capacités de reconnaissance.

Jusqu'à maintenant, les chercheurs ont tenté d'améliorer le CO 2 capacité de reconnaissance de RuBisCO dans l'espoir que cela améliorerait les capacités photosynthétiques des plantes, mais ils n'étaient pas sûrs du type de RuBisCO à concevoir. Sur la base de cette nouvelle découverte, nous pouvons créer RuBisCO avec un CO élevé 2 capacité de reconnaissance. Nous espérons que cela pourra être appliqué pour améliorer les capacités photosynthétiques des plantes, augmenter l'approvisionnement alimentaire, moins de CO 2 niveaux, et accélérer la production de carburants alternatifs.