植物Rubisco伴侣蛋白的定向进化：拓展客户识别能力以促进光合作用优化

来自研究人员的研究通过定向进化技术改造拟南芥Rubisco组装伴侣AtRaf1，成功突破植物Rubisco异源表达中的分子识别屏障。该研究开发了高通量筛选体系，使进化后的AtRaf1变异体能高效组装烟草Rubisco（Nicotiana tabacum Rubisco），同时保留对原生客户的特异性。这项研究为克服Rubisco工程中的分子伴侣兼容性问题提供了创新策略，对提升作物光合效率具有重要意义。

　　

通过定向进化技术改造植物Rubisco（核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶）的分子伴侣蛋白，科学家们成功突破了光合作用优化的重要屏障。该研究聚焦于卡尔文-本森-巴沙姆(Calvin–Benson–Bassham)循环中的关键酶Rubisco——其负责将二氧化碳固定为生物质，但复杂的组装机制（需多达7种辅助因子）使得异源Rubisco在植物系统中的表达面临巨大挑战。

研究团队开发出一种基于大肠杆菌(Escherichia coli)的高通量检测系统，用于评估Rubisco组装因子活性。通过对拟南芥(Arabidopsis thaliana)来源的伴侣蛋白AtRaf1进行定向进化，获得了能够有效识别并组装烟草(Nicotiana tabacum)Rubisco的变异体。值得注意的是，野生型AtRaf1对该异源Rubisco几乎无活性。

进化后的AtRaf1变异体不仅显著提升烟草Rubisco的组装效率，还保留了对原生底物的识别能力，并能自发组装其他未经进化训练的双子叶植物Rubisco同源蛋白。这项研究为克服分子伴侣特异性限制提供了新思路，有望推动通过Rubisco工程策略增强植物光合作用的研究进程。