Дослідники помістили механізм рослинного білка у бактерії, щоб допомогти просунутися вперед на 50 років зусиль
Команда Австралійського національного університету (ANU) модифікувала властивості фолдингу білків бактерій, додавши кілька компонентів з хлоропластів рослин. Досягнення дозволяє дослідникам докладніше вивчити білки хлоропластів і знайти рішення для швидшого поліпшення їх функцій.
RIPE, або Реалізація підвищеної фотосинтетичної ефективності, очолювана Університетом Іллінойсу в Урбані-Шампейні, розробляє сільськогосподарські культури, щоб вони були більш продуктивними за рахунок покращення фотосинтезу, природного процесу, який всі рослини використовують для перетворення сонячного світла на енергію та врожайність. RIPE підтримується Фондом Білла та Мелінди Гейтс, Фондом досліджень у галузі продовольства та сільського господарства та Міністерством закордонних справ у справах Співдружності та розвитку Великобританії.
Ця робота була здійснена з метою розуміння і поліпшення Rubisco, білка в хлоропластах рослин, який ініціює фіксацію атмосферного вуглекислого газу в цукру в процесі фотосинтезу. На відміну від багатьох інших білків фотосинтезу, Rubisco працює повільно і потребує наявності ряду «шаперонів» для правильної роботи.
Дослідження, проведені протягом останніх кількох десятиліть, виявили більшість, а можливо, і всіх таких партнерів. Це дає вченим нові можливості для вивчення та прискорення рослин Rubisco в Escherichia coli, широко відомої як кишкова паличка - бактерія, що зустрічається в навколишньому середовищі, харчових продуктах та кишковику людини - і носій, що часто використовується в науці для більш швидкого вивчення білків.
Кола листя сої навколо яскравого жовтого світла. Автори та права: Аманда Нгуєн, RIPE Project
У новій статті, опублікованій в Journal of Experimental Botany, команда ANU продемонструвала корисність надійного генетично модульного інструменту експресії E. coli. Робота заснована на порівняльному інструменті експресії, розробленому в лабораторії Manajit Hayer-Hartl, щоб створити нову систему, що більш підходить для підвищення ефективності Rubisco.
"Складання цієї нової бактеріальної біоінженерної стратегії та порівняння її ефективності в порівнянні з природними хлоропластами було довгостроковим завданням", - сказав Вітні, професор Дослідницької школи біології ANU. "На щастя, ця нова технологія тепер забезпечує нам безпрецедентну експериментальну продуктивність з результатами, доступними протягом декількох днів, а не місяців, як наш повільний і дорогий традиційний підхід до тестування з використанням трансгенних рослин".
У той час як ця нова біоінженерна система E. coli Rubisco вимагатиме додаткових змін у дизайні, щоб адаптувати її сумісність з різними культурами, Вітні впевнений, що їх дослідження стане критичним поворотним моментом у можливості налаштувати активність Rubisco.
"Тепер ми можемо застосувати інструмент Directed Evolution для оптимізації білка, інструмент, який ми вже використовували для прискорення швидкості фіксації CO 2 у низці різних нерослинних форм, щоб посадити Rubisco", - сказав Вітні. «Щойно ми це зробимо, ми зможемо внести бажані зміни, щоб прискорити Rubisco у сільськогосподарських культурах шляхом редагування генів. Тоді ми побачимо переваги фотосинтезу та вплив на зростання рослин та врожайність».
Також читайте: