Carboxysom

Carboxysomen sind bakterielle Mikrokompartimente (englisch bacterial microcompartments, BMC), die aus einer polyedrischen Proteinhülle (englisch shell ‚Schale‘) bestehen und die Enzyme Ribulose-1,5-bisphosphat-carboxylase/-oxygenase (RuBisCO) und Carbo­anhydrase enthalten.^[2] RuBisCO ist vorherrschende Enzym bei der Kohlenstoff­fixierung und das geschwindigkeits­beschränkende Enzym im Calvin-Zyklus.

In der RuBisCO-Reaktion ist Sauerstoff ein konkurrierendes Agens zu Kohlendioxid. Daher geht man davon aus, dass sich Carboxysomen als Folge des Anstiegs der Sauerstoffkonzentration in der frühen Erd­atmosphäre entwickelt haben.^[3] Um die Ineffizienz von RuBisCO zu überwinden, konzentrieren Carboxy­somen Kohlen­dioxid innerhalb ihrer Schale vermöge der Aktivität der dortigen Carbo­anhydrase. Diese erzeugt Kohlendioxid aus Bikarbonat, das in das Carboxysom diffundiert. Die daraus resultierende Konzentration von Kohlendioxid in der Nähe von RuBisCO verringert den Anteil der Ribulose-1,5-bisphosphat-Oxygenierung und vermeidet dadurch kostspielige photorespiratorische Reaktionen. Die umgebende Schale stellt eine Barriere für den Verlust von Kohlendioxid dar und trägt dazu bei, dessen Konzentration in der Nähe von RuBisCO hoch zu halten bzw. zu erhöhen.^[4][5] Carboxysomen sind daher ein wesentlicher Bestandteil des Kohlendioxid-Konzentrationsmechanismus (en. carbon dioxide-concentrating mechanism, CCM).

Carboxysomen sind das am besten untersuchte Beispiel für bakterielle Mikrokompartimente, d h. für Organellen unterschiedlicher Funktion, die sich durch eine Proteinhülle oder -schale auszeichnen.^[6][7]

1. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Tsai2007.
2. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen YeatesKerfeld2008.
3. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Badger2003.
4. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen CaiMenon2009.
5. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen DouHeinhorst2008.
6. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen KerfeldErbilgin2015.
7. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen AxenErbilgin2014.