Исследователи из Массачусетского технологического института совершили прорыв в биоинженерии, значительно улучшив эффективность рубиско — самого распространенного на Земле фермента, отвечающего за превращение углекислого газа в сахара в процессе фотосинтеза. Этот фермент, несмотря на свою ключевую роль, всегда отличался удивительной медлительностью и склонностью к ошибкам.
Используя передовую технологию направленной эволюции MutaT7, разработанную в их же лаборатории, ученые смогли модифицировать бактериальную версию рубиско, увеличив его производительность на впечатляющие 25%. Особое внимание исследователи уделили решению главной проблемы — нежелательной реакции фермента с кислородом, которая приводит к потере до 30% энергии растений.
Мы фактически научили рубиско меньше отвлекаться на кислород и больше концентрироваться на своей основной работе — переработке CO₂.
Этот успех стал возможен благодаря шести циклам направленной эволюции, в ходе которых были выявлены три ключевые мутации, изменяющие активный центр фермента.
Особенно важно, что новая технология позволяет проводить модификации непосредственно в живых клетках, что значительно ускоряет процесс по сравнению с традиционными методами. Сейчас команда работает над адаптацией этого подхода к растительным формам рубиско, что в перспективе может привести к созданию сельскохозяйственных культур с ускоренным фотосинтезом и повышенной урожайностью.
Хотя до практического применения разработки в сельском хозяйстве еще далеко, это исследование открывает новые горизонты в биоинженерии. «Мы впервые получили инструмент для реального улучшения фундаментальных процессов фотосинтеза», — отмечает соавтор работы Роберт Уилсон. Это достижение может стать важным шагом на пути к решению глобальных проблем продовольственной безопасности в условиях изменения климата.
