La respuesta corta a esta pregunta es ninguna.
La respuesta larga es la siguiente: el campo del análisis de control metabólico surgió en torno a esta pregunta de si una sola enzima puede dominar el flujo a través de una vía de la manera que usted sugiere. Es decir, es posible (o generalmente el caso) que haya una sola enzima de cuello de botella en la ruta que podría mejorarse o sobreexpresarse para aumentar el flujo de la ruta linealmente con su mejora / expresión. El libro de David Fell “Comprender el control del metabolismo” es un buen recurso para la teoría del análisis de control metabólico y muestra cómo la mayoría de los escenarios plausibles implican que todas las enzimas en una vía comparten el control sobre el flujo de la vía. Es decir, ninguna enzima es realmente un cuello de botella y la forma más segura de aumentar el flujo es mejorar / sobreexpresar todas las enzimas por igual.
En el caso específico de Rubisco, Mark Stitt usó ARN antisentido para jugar con el nivel de Rubisco en las hojas de tabaco y demostró que incluso Rubisco, el ejemplo canónico de una enzima limitante de la velocidad, no se acerca al control completo del flujo a través del Calvin Ciclo (¿Rubisco controla la tasa de fotosíntesis y crecimiento de las plantas? Plant, Cell & Env 2006). Además, en retrospectiva, parece que el esfuerzo de investigación masivo realizado para mejorar las propiedades cinéticas de Rubisco fue de alguna manera defectuoso. En primer lugar, no logró ninguna mejora sustancial. En segundo lugar, al examinar muchas variantes de Rubisco, Yoni Savir demostró que parece haber cierta compensación entre dos propiedades importantes de la enzima: su velocidad catalítica y su especificidad por CO2. Es decir, las variantes de Rubisco que carboxilan más rápido tienen menos afinidad por el CO2, lo que sugiere que existe un acoplamiento físico entre estas dos propiedades que está relacionado con la estructura y el mecanismo de la enzima (el análisis de especies cruzadas rastrea la adaptación de Rubisco hacia la óptima en un paisaje de baja dimensión, PNAS 2010).
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Por lo tanto, duplicar la tasa catalítica in vivo de Rubisco no solo no duplicaría la tasa de crecimiento de ninguna planta, sino que también parece que duplicar la tasa a la que opera Rubisco es imposible sin controlar también el entorno externo (es decir, inundarlo con CO2 )
Espero que ayude.
EDITAR: enmendaré el punto anterior de la siguiente manera. Si Rubisco fuera dos veces más eficiente a niveles de CO2 ambiente, sería posible obtener el mismo flujo de fijación de CO2 con la mitad del Rubisco. Dado que Rubisco constituye el 5-40% de la proteína total en las hojas de las plantas (Bionumbers), una disminución de 2x en los niveles de Rubisco dejaría espacio para un gran aumento estequiométrico en los niveles de todas las enzimas del ciclo de Calvin juntas, permitiendo así una proporción en el flujo a través del camino. SIN EMBARGO.
- Es poco probable que una duplicación del flujo de fijación de CO2 aumente en dos veces la tasa de crecimiento de una planta (ver el documento de Stitt citado anteriormente).
- Es probable que una mejora 2x de Rubisco sea imposible (ver el artículo de Savir & Tlusty citado anteriormente).
