蓝藻中关键酶可“吞噬”二氧化碳

蓝藻显微图像。图片来源：物理学家组织网

科技日报记者 张佳欣

科学家发现了一种“隐藏在大自然蓝图中”的可“吞噬”二氧化碳的关键酶。这一发现由澳大利亚国立大学和英国纽卡斯尔大学的科学家共同完成。研究成果发表在最新一期《科学进展》杂志上。

蓝藻拥有名为二氧化碳浓缩机制（CCM）的系统，能固定大气中的碳，并以比一般植物和农作物快得多的速度将其转化为糖。

CCM的核心是称为羧基体的大型蛋白质区室。这些结构负责隔离二氧化碳，储存CsoSCA和Rubisco这两种酶。CsoSCA酶的作用是在羧基体内产生局部高浓度的二氧化碳，Rubisco酶随后可以吞噬这些二氧化碳，并将其转化为糖供细胞食用。

CsoSCA酶可随一种名为RuBP的分子的节奏“起舞”。RuBP就像开关一样将CsoSCA酶激活。如果把光合作用比作制作三明治，那么空气中的二氧化碳是馅料，RuBP就是面饼。就像制作三明治时，馅料的添加速度取决于面饼的供应速度一样。CsoSCA酶向Rubisco酶供应二氧化碳并转化为糖的速度也取决于RuBP的含量。当有足够的RuBP时，酶被“启动”。一旦细胞耗尽RuBP，酶将被“关闭”。令人惊讶的是，CsoSCA酶一直隐藏在大自然的蓝图中，静待人们的发现。

研究人员表示，设计更高效捕获和利用二氧化碳的作物，将极大地提高作物产量，同时减少对氮肥和灌溉系统的需求，还能增强世界粮食系统对气候变化的抵御能力。