Slowly improving

Slowly improving

Rubisco, the most occurring enzyme of our planet, is not really efficient. It is more a good enough  type of enzyme. Now researchers from England show that rubisco is one of the slowest evolving proteins, which is improving with each slow step it takes.

Rubisco, the enzyme that is converting CO2 into sugars, originated in a completely different word. One with lots of CO2 and hardly any O2 in its atmosphere. Now that is reversed, which is making rubisco also a lot less efficient. It often confuses O2 for CO2. But that is raising the question: Why hasn’t this so important enzyme not further evolved?

To answer this the researchers studied the rubisco gene sequences of 488 species. Rubisco is build from 4 large an 4 small subunits. With the larger subunits doing the conversion of CO2 into sugars and the smaller subunits keeping everything in the right shape. The researchers discovered less differences between the genes of the large subunits than between the small subunits.

Rubisco belongs to the 1.9% slowest evolving protein

The researches compared the speed at which the large rubisco subunits collected changes with that of other genes. They discovered that rubisco belonged to the 1.9% slowest evolving proteins of the world. Showing that rubisco is evolving, albeit verry slowly.

Subsequently the researchers studied the effect of this slow evolution. Hereby the researchers discovered that each long lasting change in the gene of the large rubisco subunit positively contributes to the efficiency of the enzyme.

The researchers think that rubisco is evolving slower than most proteins because it 1) needs to keep its functionality, and 2) its required interaction with companion proteins. So a change with a negative effect on one of those will likely has a drastic negative effect on the vitality of the organism. Resulting in extreme slow evolution.

Literature

Jacques W. Bouvier, David M. Emms, and Steven Kelly (2024) Rubisco is evolving for improved catalytic efficiency and CO2 assimilation in plants. PNAS, 121 (11) e2321050121, https://doi.org/10.1073/pnas.2321050121

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.

Langzaam verbeteren

Langzaam verbeteren

Rubisco, het enzym dat het vaakst voortkomt op onze planeet, is niet echt het efficiëntst. Sterker nog het is een goed genoeg enzym. Nu laten onderzoekers uit Engeland zien dat rubisco een van de langzaamste evoluerende eiwitten is, die met elke stap een stukje beter doet.

Rubisco, het enzym dat CO2 omzet in suikers, is ontstaan in een hele andere wereld. Eentje waar er heel veel CO2 en heel weinig O2 in de atmosfeer aanwezig was. Nu is dat omgedraaid, wat rubisco ook een stukje minder efficiënt maakt. Het ziet O2 nog al eens aan voor CO2. Maar daarmee reist wel de vraag: waarom is dit o zo belangrijke enzym niet door geëvalueerd? 

Om dit te onderzoeken bestudeerde de onderzoekers de gen sequentie van rubisco genen van 488 soorten. Rubisco is opgebouwd uit 4 grote en 4 kleine delen. Waarbij het grote deel de reactie uitvoert en het kleine onderdeel alles op z’n plaats houdt. De onderzoekers ontdekte dat er tussen de genen voor het grote onderdeel veel minder verschillen waren dan tussen de genen voor het kleine onderdeel.

Rubisco behoord tot de 1,9% langzaamste evoluerende eiwitten

Toen ze de snelheid van het verzamelen van deze verschillen in het grote onderdeel van rubisco vergeleken met dat van andere genen ontdekte de onderzoekers dat rubisco tot de 1.9% langzaamste evoluerende eiwitten op aarde behoorde. Rubisco evolueert dus wel degelijk. Alleen het doet dit ontzettend langzaam.

Vervolgens bestudeerde de onderzoekers het effect van dit evolueren. Hieruit konden de onderzoekers opmaken dat elke blijvende verandering in het grote onderdeel van rubisco een positieve bijdragen heeft op de efficiëntie van het enzym.

De onderzoekers denken dat de reden voor de langzame evolutie te maken heeft met onder andere twee dingen. 1) behoud van z’n functie, en 2) de noodzakelijke interactie met andere eiwitten. Met ander woorden, mocht een verandering in het enzym een negatief effect hierop hebben, dat gaat het direct ten koste van de vitaliteit van het organisme. Met als gevolg extreem langzame evolutie.

Literatuur

Jacques W. Bouvier, David M. Emms, and Steven Kelly (2024) Rubisco is evolving for improved catalytic efficiency and CO2 assimilation in plants. PNAS, 121 (11) e2321050121, https://doi.org/10.1073/pnas.2321050121

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.

Orange flavour

Orange flavour

The typical flavour of oranges stands out between the other citrus fruits. But long was unknown what causes that specific flavour. Now American researchers identified that a combination of 26 flavour compounds that give oranges their unique orange flavour.

Flavour compounds are often volatile substances that we perceive with our nose. Think alcohols, terpenes, and esters. But which of these was giving oranges their flavour was not well studied. The researchers decided to change that. They analysed and compared the flavour compounds of 198 species of oranges, mandarins and other citrus species.

In total the researchers identified 60 flavour compounds. After studying these in more detail, they discovered that oranges and mandarins have unique flavour compound profiles. With 26 flavour compounds contributing to orange flavour. One type of flavour compounds stood out specifically, the esters. It was the first time that these flavour compounds were connected with orange flavour.

One day breeders may predict the flavour of the fruits of their orange trees before they set fruit

To find out which enzyme(s) are responsible for the production of those esters, the researchers studied the genes that were turned on in oranges and mandarins. This resulted in a group of 93 genes that were turned on in ripening oranges but not in ripening mandarins. In between these genes the researchers found one gene, AAS1, that codes for an enzyme that is involved in the production of esters.

To confirm that this gene indeed codes for an enzyme involved in the production of orange flavour esters, the researchers turned this gene on in ripening mandarins. Resulting in the presence of 5 of the 7 orange flavour esters in mandarins. Suggesting that there are probably more genes that regulate the production of orange flavour esters.

Now it is known which flavour compounds contribute to the orange flavour researchers can start with identifying those genes involved in the production of these flavour compounds. When these are known then breeders no longer have to wait till an orange tree produces its first oranges to know if these oranges indeed will have an orange flavour.

Literature

Zhen Fan et al., (202) Chemical and genetic basis of orange flavor. Sci. Adv.10, eadk2051 DOI:10.1126/sciadv.adk2051   

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Sinaasappelsmaak

Sinaasappelsmaak

De smaak van sinaasappels is goed te onderscheiden van andere citrusvruchten. Maar wat nu voor die typische sinaasappelsmaak zorgt was lang onbekend. Nu laten Amerikaanse onderzoekers zien dat een combinatie van 26 smaakstoffen sinaasappels hun unieke smaak geven.

Smaakstoffen zijn veelal vluchtige stoffen die we met onze neus waarnemen. Denk aan alcoholen, terpenen en esters. Maar welke van die stoffen de sinaasappel z’n smaak geven was nog niet goed onderzocht. Dat besloten de onderzoekers te veranderen door de smaakstoffen van 198 soorten sinaasappels, mandarijnen en andere citrussoorten met elkaar te vergelijken.

In totaal identificeerde de onderzoekers 60 smaakstoffen. Toen ze die in meer detail bestudeerde ontdekte ze dat sinaasappels en mandarijnen elk hun eigen smaakstof profielen hebben. Waarbij de aanwezigheid van 26 smaakstoffen voorspelde of een vrucht een sinaasappelsmaak had. Een groep smaakstoffen vielen hierbij extra op, de esters. Deze smaakstoffen waren nog niet eerder in verband gebracht met de sinaasappelsmaak.

In de toekomst kunnen veredelaars de smaak van sinaasappels voorspellen voordat een boom fruit produceert

Om te achterhalen welk enzym of enzymen deze esters produceerde bestudeerde de onderzoekers de genen die aanstonden in sinaasappels en mandarijnen. Dit leverde een groep van 93 genen op de aanstonden in rijpende sinaasappels maar niet in rijpende mandarijnen. Tussen deze genen vonden de onderzoekers een gen, AAS1, dat codeert voor een enzym dat een rol heeft in de productie van esters.

Om te bevestigen dat dit inderdaad het enzym is dat sinaasappelsmaak esters maakt, schakelde de onderzoekers dit gen aan in rijpende mandarijnen. Dit resulteerde in de aanwezigheid van 5 van de 7 sinaasappelsmaak esters in de mandarijnen. Dit suggereert dat er waarschijnlijk nog andere genen zijn die de productie van sinaasappelsmaak esters reguleren.

Nu bekend is welke smaakmakers voor de sinaasappelsmaak zorgen kunnen onderzoekers een begin maken om de productie genen van de smaakmakers te vinden. Zijn die eenmaal bekend, dan hoeven veredelaars niet meer te wachten tot een nieuw sinaasappelboompje z’n eerste vruchten afgeeft om er achter te komen of die inderdaad ook een sinaasappelsmaak hebben.

Literatuur

Zhen Fan et al., (202) Chemical and genetic basis of orange flavor. Sci. Adv.10, eadk2051 DOI:10.1126/sciadv.adk2051   

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.