生化学：ルビスコの生化学的全体像を示すマップ

ルビスコは、生物圏の最も重要なCO₂固定酵素だが、その反応速度は遅い。ルビスコの生化学的機能の制約に、進化と化学反応機構が果たす役割については、いまだに議論が続いている。ルビスコの生化学的パラメーターを調整しようという試みはほとんどが失敗に終わっているが、最近の結果では、ルビスコの潜在的機能はこれまで知られていたより広い範囲にわたることが示唆されている。今回我々は、ルビスコのアミノ酸配列–機能の全体像を系統立ててマッピングするために、酵素活性が増殖と共役するように遺伝子操作した大腸菌（Escherichia coli）を用いて、大規模な並行アッセイを展開した。単一アミノ酸変異体の99％以上対CO₂濃度という複合アッセイによって、数千の置換について、酵素の反応速度と見かけのCO₂親和性パラメーターが推定できた。この手法によって、変異を許容できる高度に保存された位置が多数明らかにされ、またCO₂親和性を改善するまれな変異も見つかった。これらのデータは、ルビスコのささいとは言えない生化学変化を起こすことは可能であり、多様な生物由来のルビスコ間の機能的な隔たりが克服できる可能性があることを示しており、これによって酵素の遺伝子工学による今後の改良研究を進めるための基盤が整った。

目次へ戻る