研究人员将植物蛋白机制转化为细菌 以帮助推进50年的努力

澳大利亚国立大学(ANU)的一个研究小组通过添加植物叶绿体中的多种成分来改变细菌的蛋白质折叠特性。这一成就使研究人员能够更详细地研究叶绿体蛋白，并找到更快地增强其功能的解决方案，这是50年来的目标。

由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校领导的RIPE或实现光合作用效率的提高正在通过改善光合作用来设计作物，以提高生产力，光合作用是所有植物用来将阳光转化为能量和产量的自然过程。RIPE得到了比尔和梅琳达·盖茨基金会，食品与农业研究基金会以及英国外交，联邦和发展办公室的支持。

这项工作的目的是了解和改进Rubisco，Rubisco是植物叶绿体中的蛋白质，在光合作用过程中启动大气二氧化碳固定成糖。与光合作用中的许多其他蛋白质不同，Rubisco速度很慢，需要许多“伴侣”才能正常工作。

过去几十年的研究已经确定了这些合作伙伴中的大多数，可能是所有合作伙伴。这为科学家提供了研究和加速大肠杆菌(通常称为大肠杆菌)中的植物Rubisco的新能力，这种细菌存在于环境，食物和人体肠道中，并且是科学中经常用于更快地研究蛋白质的宿主。

在发表在《实验植物学杂志》上的一篇新文章中，ANU团队展示了一种强大的、基因模块化的大肠杆菌表达工具的实用性。这项工作建立在Manajit Hayer-Hartl实验室开发的类似表达工具的基础上，以提供更适合提高Rubisco效率的新系统。

“组装这种新的细菌生物工程策略并比较其相对于天然叶绿体的效率是一项长期挑战，”澳大利亚国立大学生物学研究学院教授惠特尼说。“值得庆幸的是，这项新技术现在为我们提供了前所未有的实验性吞吐量，可以在几天内获得结果，而不是我们使用植物转基因的传统测试方法需要几个月的时间。

虽然这种新的大肠杆菌Rubisco生物工程系统需要额外的设计调整，以定制其与不同作物的兼容性，但惠特尼相信他们的研究为能够调整Rubisco活性提供了一个关键的转折点。

“我们现在可以应用定向进化的蛋白质优化工具，我们已经使用该工具来加速CO。2-以许多不同的非植物形式固定率，以种植Rubisco，“惠特尼说。“一旦我们这样做了，我们就可以引入所需的变化，通过基因编辑来加速作物中的Rubisco。然后我们将看到光合作用性能的好处以及对植物生长和产量的影响。

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