来源：DeepTech（来源：麻省理工学院新闻）光合作用是自然二氧化碳转化为糖的中心过程，最重要的步骤是Rubisco酶进行的碳固定反应。该酶，称为Ribulosa-1,5-二磷酸羧化酶/氧酶，被称为“地球上最丰富的蛋白质”，但也以其效率低下而闻名。最近，麻省理工学院化学家使用了一个连续的定向进化平台，该平台在活细胞中执行，以突变和快速检测Rubisco，该平台在低氧环境中在细菌中发现了Rubisco，成功地获得了“进化版本” Rubisco。研究人员希望该方法将更多地应用于Rubisco工厂的工程转型，提高光合作用的效率，并最终导致农作物产量更高。麻省理工学院化学教授Matthew Solders说：“我们已经看到了很多努力，使其更容易理解。”该研究由肩部科学家和RE领导搜索罗伯特·威尔逊（Robert Wilson），也是米特·朱莉·麦克唐纳（MIT Julie McDonald）的毕业生，后者出现在美国国家科学院（PNA）的会议纪要。为什么Rubisco“慢”和“难以更改”？在光合作用中，阳光首先变成了诸如ATP之类的能量储存分子，然后将其用于将核糖双磷酸盐（RUBP）转化为糖。 Rubisco是完成此过程中第一步的酶。这将二氧化碳添加到摩擦中，并触发随后的碳固定过程。问题在于Rubisco催化剂非常缓慢，每秒完成10个反应，并且倾向于“不良方向”。它可以将氧作为底物将其视为无效的反应。这种“光吸气”过程在植物中非常普遍，能源损失达到30％，这是提高植物光合作用效率的主要瓶颈。这使Rubisco成为蛋白质工程领域的长数据的一部分。这太重要了，但是更改太难了。麦当劳说：“对于蛋白质工程师来说，这是一系列非常有吸引力的问题，因为这些特性在改变酶氨基酸序列时似乎有所改善。”先前的调查表明，Rubisco的稳定性试图提高溶解度并取得了略有改进的性能。大多数方法基于“错误PCR”。这是一种传统的在测试管中进行细菌检测的随机突变DNA的方法，但是该过程在突变，小检测量表和长周期中效率低下。 MIT团队使用了新的诱变平台“ Mutat7”，该平台由女士开发，该系统允许直接将细胞置入细胞并选择以显着提高实验效率的生活突变。将客观诱变酶和客观的RNA聚合酶系统组合在一起，以实现靶基因中的高频突变，并将细胞生长速率作为“主动读取”指标加入。 “我们的持续进化技术logy allows us to observe many more enzymatic mutations than before," McDonald said. The researchers introduced the mutated Rubisco gene in E. coli and placed the bacteria in an oxygenated environment. This is a very disadvantageous state for the original Rubisco version, creating evolutionary selection pressure. Only Rubisco mutants who "adapt to air" support normal cell growth. In theory, this live detection method allows you to select thousands of variants in这是一个比在评估六轮进化的过程中需要超过12个人工突变的过程。位置位于Rubisco酶的活跃部位附近。通道中的底物或局部构型的变化，这将导致酶在O₂上选择CO₂。其中，最有效的变体E40K在空气条件下的25％的一般催化效率提高了，而T29A和R337C的一般催化效率分别提高了11％和8％。 These mutants not only improve efficiency in high oxygen conditions, but also slightly reduce the performance under low oxygen conditions, and are suggest that the "air adaptation" properties of these are a direct result of evolutiondirectional tion The theme of this experiment was Rubisco (affiliated with class II), a Galionella family, but the MIT team believed that the method could be generalized to plant Rubisco (Class I). “我可以更改和改善Rubisco的动态，以便我可以在环境中更好地工作吗？” Debero教授说。 “方向发展过程中发生的变化是鲁比斯科开始对氧反应反应的变化，这使它们能够更加运作在不经常犯错的情况下，有效地在氧气 - 富裕的环境中有效。”这对农业具有直接的影响。Rubisco的“误解”是基本原因之一，因为光门限制了作物的产量。农业生产力明显地证明可以使用RubisCoit。 "In addition to the discovery of Better Rubisco, the Mutat7 platform itself also provides a broader application perspective. It is particularly suitable for complex structures, since it can directly complete the cell mutagenesis and functional detection, modifying performance sensitive enzymes. In the future, this strategy can also be used to optimize industrial biocatalysts or for enzymatic modification in the main nodes in the main nodes in the main nodes in the main同化方式的节点：1.https：//news.mit.mit.edu/2025/MIT-Chemists-boost-Eficience-key-enzyme-photosytesis- 07072.https：//doi.org/10.1073/pnas.25083122