Массачусетс технологиялық институтының (MIT) химиктері рубиско ферментінің тиімділігін 25%-ға арттыруға қол жеткізді. Бұл фермент – фотосинтез процесіндегі ең маңызды молекулалардың бірі, ол көмірқышқыл газын органикалық қосылыстарға айналдырып, өсімдікке қажетті қанттарды синтездейді. Алайда рубиско Жер бетіндегі ең көп таралған фермент бола тұра, өзінің баяу әрекетімен және оттекпен жиі «шатасып», энергияны босқа жоғалтуымен белгілі.
MIT зерттеушілері бактериялардан алынған рубиско түрін жетілдіру арқылы оның каталитикалық тиімділігін арттырып, оттекпен реакцияласу ықтималдығын төмендетуге қол жеткізді. Бұл бағытта олар бағытталған эволюция әдісін пайдаланды. Әдіс барысында ферменттің генетикалық кодына мақсатты мутация енгізіліп, ең тиімді нұсқалар тірі жасушаларда тексерілді.
MutaT7: мутация мен сынақты бір мезгілде іске асыратын жаңа тәсіл
Жаңа буын мутагенез әдісі – MutaT7 – геннің мутациясын жасуша ішінде жүргізуге мүмкіндік береді. Бұл тәсіл ескі әдістерге қарағанда әлдеқайда көп мутацияны жылдам сынап көруге жағдай жасайды. Нәтижесінде зерттеушілер Gallionellaceae тұқымдас бактерияларынан алынған рубисконы жетілдіріп, оның оттекке орнына көмірқышқыл газымен әрекеттесуін күшейтті. Жетілдірілген фермент бактерия ішінде атмосфералық оттек жағдайында сыналған. Алты эволюциялық раундтан кейін ғалымдар үш мутацияны анықтады. Бұл өзгерістер ферменттің белсенді орталығына жақын орналасқан және оның көмірқышқыл газына селективтілігін арттырған.
Профессор Мэтью Плечерс:
«Біз рубисконың кинетикалық қасиеттерін белгілі ортаға бейімдеп, тиімдірек етуге болатынын көрсеттік. Енді ол оттекпен аз әрекеттесіп, фотосинтездің шығынын азайтады».
Ауыл шаруашылығына әсері: энергия шығынын азайтып, өнімділікті арттыру
Ғалымдар енді осы әдісті өсімдіктердегі рубиско формаларына қолдануға көшті. Себебі өсімдіктер күн сәулесінен алған энергияның 30%-ын «фотодем алу» деп аталатын процесс арқылы жоғалтады, мұнда рубиско оттекпен әрекеттесіп, көмірқышқыл газын емес, қажетсіз қосылыстарды түзеді.