Ученые раскрыли структуру бактериальных «наномашин» для улавливания углекислого газа

Исследователи из Ливерпульского и Ньюкаслского университетов выяснили, как бактерии создают карбоксисомы — белковые органеллы, играющие ключевую роль в поглощении и преобразовании CO₂. Это открытие прокладывает путь для разработки новых биотехнологий, направленных на борьбу с изменением климата.

(A) Электронная микрофотография клеток H. neapolitanus с карбоксисомами внутри. Стрелки указывают на видимые карбоксисомы. (B) Изображение интактных карбоксисом. Масштабная линейка соответствует 100 нм. Автор: PLoS Biology (2007).

С помощью криоэлектронной микроскопии команда получила изображение ключевого фермента карбоксисом — карбоангидразы (CsoSCA) — с почти атомарным разрешением. Ученые также создали синтетические «мини-оболочки», чтобы изучить, как фермент встраивается в эти белковые капсулы.

Результаты показали, что фермент формирует необычную гексамерную структуру и упаковывается в оболочку за счет гибких, неспецифических взаимодействий. Это опровергает прежние представления о необходимости специального белка-линкера. Кроме того, часть фермента взаимодействует с другим критическим ферментом — Rubisco, что указывает на модульный принцип организации этой системы.

«Визуализировав, как природа строит эти крошечные фабрики по фиксации углерода, мы можем начать воссоздавать и перепроектировать их для различных устойчивых технологий», — заявил профессор Лунинг Лю, ведущий автор исследования.

Полученные данные могут найти применение в повышении эффективности усвоения CO₂ сельскохозяйственными культурами, создании новых наноматериалов для катализа и разработке биоинспирированных технологий для улавливания углерода.