I型和II型Rubisco表现出温度依赖性的碳动力学同位素效应|||北京沫之东生物技术有限公司

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如今，地球上几乎所有的碳固定都由核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶（“rubisco”）完成，该酶将二氧化碳（CO2）转化为糖磷酸。迄今为止，所有已测定的 rubisco 都表现出动力学同位素效应（KIE），即 12CO2 的固定速率快于 13CO2。rubisco 的 KIE 与植物、藻类及有机质碳同位素组成之间的关系，是地球科学、植物生物学和生物化学诸多领域中的核心问题。目前，所有相关应用都假定 KIE 不随温度变化。在此，我们通过体外测定来自系统发育上不同宿主生物及 rubisco 蛋白不同谱系的两种 rubisco 的 KIE，对这一假设进行了实验检验——一种是来自植物 Spinacia oleracea（菠菜）的 I 型 rubisco，另一种是来自细菌 Rhodospirillum rubrum 的 II 型 rubisco。我们发现，这两种酶的 KIE 在 10–35°C 范围内均随温度升高呈线性下降，降幅约为 4.5‰，且其斜率在统计学上不可区分。我们通过将这些结果与现代陆生植物和海洋有机碳中观察到的碳同位素组成变化、地质碳同位素记录以及 rubisco 的生物化学特征进行比较，将其置于生物学和地质学背景中加以讨论。我们表明，所测得的温度依赖性足够显著，不仅会影响我们对驱动 rubisco KIE 变化的酶促过程的解释，也会影响稳定碳同位素在地球科学和生物科学中的应用。

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发布于 2026 年 6 月 30 日。

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