NYHET Rubisco är ett av jordens viktigaste enzymer. Trots att enzymet gör det möjligt för växter att omvandla koldioxid till biomassa arbetar det långsamt och gör ofta fel. Nu vill forskare förstå de dolda mekanismer som styr enzymets reaktioner, med målet att utveckla grödor som växer bättre och fångar upp mer koldioxid.
Johannes Messinger, professor vid Institutionen för fysiologisk botanik.
BildMattias Pettersson– Genom att förstå vad som styr rubiscos funktion hoppas vi kunna utveckla förbättrade varianter som kan bidra till både ett mer hållbart jordbruk och ökad koldioxidinfångning. Vi ska göra det genom att kombinera en rad olika avancerade forskningsmetoder och våra resultat ska förhoppningsvis också gå att överföra för att kunna designa andra helt nya, effektivare enzymer inom andra områden, säger Johannes Messinger, professor vid Institutionen för fysiologisk botanik på Umeå universitet.
Enzymer fungerar som naturens egna katalysatorer och driver de kemiska reaktioner som livet är beroende av. Rubisco har en särskilt central roll eftersom det under fotosyntesen omvandlar koldioxid från luften till kolhydrater. Men trots sin betydelse är enzymet förhållandevis ineffektivt. En förklaring kan vara att rubisco utvecklades för flera miljarder år sedan, innan jordens atmosfär innehöll syre.
Forskarna ska i projektet undersöka en mindre känd del av enzymets funktion. Fokus ligger på hur förändringar långt från det aktiva centret, där själva reaktionen sker, kan påverka hur väl enzymet arbetar. Tidigare forskning och forskarnas egna preliminära resultat tyder på att sådana långdistanseffekter kan vara avgörande för att förbättra rubiscos prestanda.
För att studera detta ska forskarteamet använda en kombination av avancerade metoder som kryo-elektronmikroskopi, neutronspridning, masspektrometri, molekylärgenetiska tekniker och avancerade datorsimuleringar. Tillsammans ska de ge en mer detaljerad bild av vad som styr enzymets funktion.
Om forskarna lyckas kan kunskapen användas för att utveckla snabbare och mer träffsäkra varianter av rubisco. Sådana enzymer skulle kunna föras in i grödor för att öka tillväxten och förbättra växternas förmåga att ta upp koldioxid. Resultaten kan också bana väg för framtidens design av helt nya enzymer med användningsområden inom bioteknik och hållbar innovation.