細菌の形の体系的な調査I Rubisco最大カルボキシル化速度

独立栄養は、地球上の複雑な生命の基礎です。このプロセスの中心は、惑星のほぼすべての炭素固定を触媒する酵素であるRubiscoです。しかし、これまでのところ、ルービスコ多様性のほんの一部しか速度で特徴的に特徴付けられているため、本質的に速いルービコの進化を促進する根本的な生物学的要因は不明のままです。本質的にルービスコシーケンスの最もユビキタスなグループである100を超える細菌形態Iルビコスのハイスループット運動特性を実施し、ルビスコのカルボキシル化速度の決定因子を明らかにしました。Carboxysome CO2濃縮メカニズムの存在は、中央値が5倍高いレートのより速いルービコスと相関することを示しています。以前の研究とは対照的に、α-シアノバクテリアに由来するRubiscosは、形態I酵素の中で最高のカルボキシル化速度を示すことがわかります（他のグループでは≈10S-1の中央値対7 S-1）。私たちの研究は、自然からのルビスコ全体の運動変動に関連する生物学的および環境的特性を体系的に明らかにしています。

Autotrophy is the basis for complex life on Earth. Central to this process is rubisco-the enzyme that catalyzes almost all carbon fixation on the planet. Yet, with only a small fraction of rubisco diversity kinetically characterized so far, the underlying biological factors driving the evolution of fast rubiscos in nature remain unclear. We conducted a high-throughput kinetic characterization of over 100 bacterial form I rubiscos, the most ubiquitous group of rubisco sequences in nature, to uncover the determinants of rubisco's carboxylation velocity. We show that the presence of a carboxysome CO2 concentrating mechanism correlates with faster rubiscos with a median fivefold higher rate. In contrast to prior studies, we find that rubiscos originating from α-cyanobacteria exhibit the highest carboxylation rates among form I enzymes (≈10 s-1 median versus <7 s-1 in other groups). Our study systematically reveals biological and environmental properties associated with kinetic variation across rubiscos from nature.