Structure, mechanism and function in the ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RubisCO) superfamily

核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶 (RubisCO) 超家族的结构、机制和功能

基本信息

  • 批准号:
    164660691
  • 负责人:
  • 金额:
    --
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    德国
  • 项目类别:
    Research Fellowships
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    德国
  • 起止时间:
    2008-12-31 至 2010-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

D-Ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (RubisCO) is one of the most abundant en-zymes in the biosphere and catalyzes the key reaction of the Calvin cycle, the major process of CO2-fixation on earth. The RubisCO superfamily includes four distinct types of proteins. TYPE I, II and III RubisCOs are true CO2-fixing enzymes that operate in plants (TYPE I), bacteria (TYPE I and II), and archaea (TYPE III), respectively. In contrast to that, TYPE IV proteins (bacterial) miss residues essen-tial for a carboxylation reaction and consequently lack the ability to fix CO2. These “RUBISCO-LIKE PROTEINS” (RLP) fall into six divergent clades that are expected to catalyze different reactions. This study aims at identifying the reactions catalyzed by RLPs of different clades and deciphering their biological function. A combined approach of structural and biochemical methods will be used to ex-plore the substrate and reaction specificity of individual RLPs. The physiological role of RLPs will be tested by cell extract experiments and mutagenic studies that may unravel novel metabolic pathways. The diversification of catalytical functions within the RubisCO superfamily will be investigated by structural studies and site directed mutagenesis to modify and to introduce “novel” functions into the enzyme scaffold. The results of this study may extend our knowledge on the biological significance of this important superfamily of enzymes, as well as on the evolution and diversification of the reactions catalyzed by its single members. This might also be of relevance for an (agriculturally important) engineering of RubisCO, or the development of biotechnologically applicable carboxylases.
D-核糖1,5-双磷酸羧化酶/氧酶(Rubisco)是生物圈中最丰富的酶之一,并催化了Calvin Cycle的关键反应,Calvin循环是地球上二氧化碳的主要过程。 Rubisco超家族包括四种不同类型的蛋白质。 I型,II和III rubiscos是真正在植物(I型),细菌(I型和II)和古细菌(III型)中运行的真正CO2固定酶。与此相比,IV型蛋白(细菌)却错过了羧化反应的必不可少的剩余,因此缺乏固定CO2的能力。这些“ Rubisco样蛋白”(RLP)落入六个不同的进化枝中,预计会催化不同的反应。这项研究旨在确定由不同进化枝的RLP催化的反应并破译其生物学功能。结构和生化方法的组合方法将用于除去单个RLP的底物和反应特异性。 RLP的身体作用将通过细胞提取物实验和诱变研究来测试,这些研究可能会揭示新的代谢途径。 Rubisco超家族中催化功能的多样化将通过结构研究和站点定向诱变来修改和将“新颖”功能引入酶支架中。这项研究的结果可能会扩展我们对这种重要的酶超家族的生物识别意义的了解,以及其单个成员催化的反应的进化和多样化。这也可能与Rubisco的(农业重要)工程或生物技术适用的羧化酶的发展有关。

项目成果

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