Cyanobakterielle α-Carboxysomen-Carboanhydrase wird allosterisch durch das Rubisco-Substrat RuBP reguliert

Cyanobakterielle CO2-Konzentrationsmechanismen (CCMs) sequestrieren einen global bedeutenden Anteil von Kohlenstoff in die Biosphäre. Proteinreiche Mikrokompartimente, die als Carboxysomen bezeichnet werden, spielen eine entscheidende Rolle bei der Funktion der CCMs, indem sie zwei Enzyme zur Verbesserung der CO2-Fixierung beherbergen: Carboanhydrase (CA) und Rubisco. Trotz ihrer Bedeutung bleibt unser gegenwärtiges Verständnis der in α-Cyanobakterien vorkommenden carboxysomalen CAs, CsoSCA, begrenzt, insbesondere in Bezug auf die Regulation ihrer Aktivität. Hier präsentieren wir eine strukturelle und biochemische Studie von CsoSCA aus dem Cyanobakterium Cyanobium sp. PCC7001. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Cyanobium CsoSCA allosterisch durch das Rubisco-Substrat Ribulose-1,5-bisphosphat aktiviert wird und ein hexameres Trimer von Dimeren bildet. Umfassende phylogenetische und mutationalanalytische Untersuchungen stützen die Annahme, dass diese Regulation ausschließlich in den carboxysomalen CAs von Cyanobakterien auftritt. Diese Ergebnisse klären den biologisch relevanten oligomeren Zustand der α-carboxysomalen CAs und fördern unser Verständnis der Regulation der Photosynthese in dieser global dominierenden Linie.