Rubisco la Giga constructora de vida orgánica

La proteína Rubisco es la encargada de fijar el CO₂ atmosférico en forma de azúcares. Es, de largo, la proteína más abundante de la biomasa y, pero además, está involucrada en la creación de esta misma biomasa. El CO2 es la forma que tiene el carbono de distribuirse por toda la superficie terrestre y la RuBisCO la manera que tiene este de fijarse como materia orgánica de todo tipo. Si hay algún elemento esencial para la vida ese es el carbono.

La RuBisCO ,tanto la que tienen las plantas terrestres como la que tienen los fotosintetizadores en el mar, es responsable de la creación mayor parte de la biomasa que hay en la biosfera incluida ella misma. Según un reciente estudio, la masa estimada de Rubisco en la tierra es del orden de 0,7 giga toneladas, unos 7.000 portaaviones americanos cargados. La anterior estimación era diez veces menor del orden de 0.07 gT algo parecido al cálculo de colágeno total en la tierra de los animales, que se estima en 0.05 gT. Algo así como 500 portaaviones.

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Imagen de enzima Ribulosa-1,5-difosfato carboxilasa-oxigenasa comparada con uno de los virus más pequeños, pero un virus al fin y al cabo. RuBisCO es la enzima encargada de fijar el CO₂ atmosférico añadiéndolo a la molécula de cinco carbonos Ribulosa 1,5-BP dando finalmente dos moléculas de tres carbonos de 3-fosfoglicerato (3PG). Es la proteína más abundante de la biosfera, se estima que hay unas 0.7 gigatoneladas un orden de magnitud más de lo que se pensaba. La proteína consta de ocho dímeros formando un barril con ocho centros activos donde se fija carbono u oxígeno a la molécula de RBP en función de lo que esté en el centro activo.

La mayor parte de ella, un 90%, se encuentra en las hojas de las plantas que estiman en 2 × 1014 m2 de hojas, estimando que es el 3% de los 30 giga toneladas de peso seco en hojas. Esto son cifras colosales, pero no es lo único que sabemos nuevo sobre esta máquina química fundamental para la vida. Hasta ahora mucho de los cálculos de la capacidad catalítica de esta enzima se hacían teniendo en cuenta su velocidad de fijación de CO₂ en condiciones normales, pero no suele funcionar en estas condiciones, por lo que su rendimiento parece mucho menor. Comparada con su máxima actividad catalítica de unos pocos carbonos fijados por segundo, parece ser que en la realidad su desempeño es mucho más lento. Como cien veces más lento en la rubisco de las plantas y unas siete veces más lenta en la de los fotosintetizadores marítimos. Esto en el caso de parte acuosa parece debido a que opera a temperaturas más bajas, que la enzima no opera de noche, Pero en el caso de la rubisco, en tierra hay más factores a escala global que disminuyen mucho su rendimiento. En ambos casos los organismos han evolucionado para producir más rubisco y/o optimizar las condiciones de funcionamiento, pero con todo distan de ser ideales.

Como vemos son muchos los interrogantes que guarda la enzima que fue liberando a la atmósfera terrestre de CO₂ y construyó la biomasa que actualmente disfrutamos. Además, es un ejemplo magnífico de como la velocidad de las reacciones gobierna los que es posible y lo que no.

NOTA: El témino «RuBisCO» fue acuñado como broma en 1979, Por David Eisenberg para homenajear al investigador más conocido por entoces de Rubisco Sam Wildman y alude a la marca de galletas Nabisco y a los intentos de Wildman de crear un suplemento proteico comestible a partir de las hojas del tabaco.

REFERENCIAS

The global mass and average rate of rubisco. Yinon M. Bar-On Ron Milo. PNAS February 19, 2019.

Rubisco in planta kcat is regulated in balance with photosynthetic electron transport. H. Eichelmann, E. Talts, V. Oja, E. Padu, and A. Laisk. J Exp Bot. 2009 Oct; 60(14): 4077–4088.

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