افزایش سرعت فتوسنتز از آرزوهای دیرینه زیست‌فناوران است. فتوسنتز فرایندی نسبتاً کند است و از آنزیم‌های کاملاً بهینه‌ای بهره نمی‌برد. دیدگاه مهندسی زیستی پیشنهاد می‌دهد که با یافتن گلوگاه سرعت‌گیر فتوسنتز و دست‌ورزی آن، این مشکل را به نفع افزایش سرعت رشد گیاه برطرف کنیم، همان طور که یک فتوسنتز لوله باریک را در یک خط انتقال آب کّند با لوله عریض عوض می‌کنیم.
یکی از این گلوگاه‌های سرعت‌گیر در فرایند فتوسنتز گیاهان، ماشین مولکولی سنتز ATP است که با استفاده از شیب پروتون میان دوسوی غشای تیلاکویید، ATP تولید می‌کند. با کاهش CO2 و نور، ATP سینتاز فرایند انتقال پروتون و تولید ATP را با کارآمدی بسیار پایین انجام می‌دهد.
موتانت cfq از آرابیدوپسیس، با تغییر در آمینواسیدهای زیرواحد گامای این ماشین مولکولی، می‌تواند در میزان CO2 اندک کارآمدی ATP سینتاز را حفظ کند. این موتانت با سرعت بسیار بیشتر و پایدارتری از آرابیدوپسیس وحشی فتوسنتز می‌کند.
امّا دانشمندان دانشگاه ایالتی میشیگان، با قرار دادن این موتانت در شرایط طبیعی از جمله تغییر دما و نور در شبانه روز ، به نتایج ناامیدکننده‌ای از این موتانت دست یافتند: موتانت cfq در این شرایط تقریباً از بین می‌رفت!
این دانشمندان با بررسی‌های بیشتر به این نتیجه رسیدند که گیاه اتفاقاً برای کند بودن فعالیت ATP سینتاز در حضور CO2 کم تکامل یافته است. این فاصله زمانی با کاهش pH درون تیلاکویید، به گیاه فرصت خواهد داد تا از فرایندهایی که به این pH نیاز دارند ، مانند فرایند qE، برای سم‌زدایی از گونه‌های فعال
اکسیژن و دیگر فراورده‌های جانبی فرایند فتوسنتز استفاده کند.
این پژوهش لزوم به‌کارگیری دیدگاه‌های کل‌نگر در مهندسی آنزیم‌ها و پروتئین‌های موجودات زنده برای افزایش بهره‌وری را نشان می‌دهد.
مترجم: محسن رحیمی نژاد
☑️ عضویت در کانال زیست فن کشاورزی
