호주국립대학교(ANU)와 뉴캐슬대학교(UoN)의 연구진이 수행한 최근 연구는 남조류로 알려진 시아노박테리아의 탄소 고정에서 중요한 역할을 하는 카복소좀 탄산 탈수효소(CsoSCA)의 새로운 기능을 밝혀냈습니다. 이 발견은 Science Advances에 발표되었으며, 식물과 다른 유기체에서 이산화탄소 농도 조절 과정을 이해하고 조작할 수 있는 방식을 혁신적으로 변화시킬 수 있습니다.

시아노박테리아는 지구 생태계에 중요한 역할을 합니다. 이들은 연간 세계의 이산화탄소의 약 12%를 포획하는데, 이는 유해한 수생 환경에서의 블룸을 일으킬 가능성에도 불구하고 이루어집니다. 이 미생물은 탄소 이산화물을 설탕으로 가속화하여 전환할 수 있는 탄소 이산화물 집중 메커니즘(CCM)을 가지고 있습니다.

CCM의 중심에는 카복소좀이라고 불리는 구조물이 있으며, 이 구조물 안에는 CsoSCA 및 Rubisco 효소가 포함되어 있습니다. 이 효소들은 함께 작동하여 카복소좀 내부의 이산화탄소를 집중시키고, 이를 효율적으로 설탕으로 전환할 수 있도록 Rubisco에 공급합니다. 연구는 특히 CsoSCA가 어떻게 조절되는지 이해하는 데 초점을 맞추었습니다.

연구 결과에 따르면, CsoSCA는 다른 분자인 RuBP에 의해 활성화되며, 이는 스위치처럼 작동합니다. RuBP의 가용성은 CsoSCA가 Rubisco에 이산화탄소를 얼마나 효과적으로 공급할 수 있는지에 직접적으로 영향을 미치며, 따라서 설탕 생산 속도에 영향을 미칩니다. RuBP 수준이 충분할 때 CsoSCA는 활성화되며, RuBP가 고갈되면 효소는 꺼져 시스템을 매우 효율적으로 유지합니다.

이 새로운 지식은 농업과 환경에 깊은 영향을 미칠 수 있습니다. 시아노박테리아의 CCM을 모방하여 작물을 개발함으로써 이산화탄소를 보다 효과적으로 포획하는 식물 품종을 개발할 수 있을지도 모릅니다. 이는 식량 생산을 증가시키고 질소 비료와 관개 시스템에 대한 의존도를 줄이는 동시에, 이러한 발전은 기후 변화에 대한 식량 시스템의 회복력을 높일 수 있습니다.

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