Протеин-мутант, създаден в Израел, успешно абсорбира СО2 от атмосферата

Учени от университета в Бъркли и института Вайцман разработиха мутантна версия на протеина RuBisCO, който абсорбира CO2 по-точно от естествените си аналози.

Изследователи по целия свят работят върху нови технологии за улавяне на въглерода от атмосферата, но много подходи не отговарят на един ключов показател: не се мащабират. Природата е „проектирала“ собствено решение на този проблем: растенията, водораслите и фотосинтезиращите бактерии са най-добрите инструменти в света за премахване на CO2 от атмосферата.

Голяма част от тази дейност се извършва от един ензим: RuBisCO, най-разпространеният ензим на Земята, отговорен за улавянето на 100 гигатона въглероден диоксид всяка година.

Но естественият RuBisCO далеч не е съвършен: той е доста бавен и не винаги прецизен — прави грешки, случайно реагирайки с кислорода вместо с CO2. В естествените системи има един вид компромис: мутантните версии на RuBisCO, които правят по-малко грешки, са по-бавни, докато по-бързите правят повече грешки.

В статия, публикувана в списание Nature, екип от Университета Бъркли и Института Вайцман получиха цял набор от мутантни RuBisCO, повечето от които не се срещат в природата.

„Разработването на RuBisCO ще бъде от голямо значение, защото можем да подобрим способността на растенията да усвояват CO2 и по-специално да се адаптират към бъдещите атмосферни условия“ — казва съавторът Дейв Савидж.

Екипът анализира как различните мутации на RuBisCO влияят върху скоростта на ензима и неговата вярност — тоест способността му да улавя CO2. Мутантните протеини бяха приготвени и анализирани в института Вайцман. Учените са създали щам на бактерия E. coli, която е зависима от RuBisCO. В природата E. coli изобщо не използва RuBisCO, но създаденият щам не може да оцелее без него. Екипът е постигнал енергичен растеж на бактериите, кодиращи RuBisCO.

Учените са получили повече от 9000 протеинови вариации и са избрали оптималните. Един протеин мутант удвоява точността на фиксация на CO2 в сравнение с природните версии, докато друг я утроява. Но както в природата, тези протеини се оказали доста бавни. Учените се надяват да надхвърлят „компромиса“ на природата.

„Направихме толкова голяма промяна само с една мутация, но е важно да запомним, че това е само началото“ — казва Савидж. „Като комбинираме повече данни и машинно обучение, се надяваме да проектираме по-добри версии на протеина и в крайна сметка да получим версия, която е едновременно бърза и точна.“