海洋中的微小硅藻是捕获环境中二氧化碳 (CO2) 的能手。它们可固定地球上高达 20% 的 CO2。瑞士巴塞尔大学的一个研究小组现在在这些藻类中发现了一种蛋白质外壳，这是有效固定 CO2所必需的。这一突破性发现可以为减少大气中CO2 的生物工程方法提供思路。

硅藻体型太小，肉眼无法看见，但它们却是海洋中生产力最高的藻类之一，在全球碳循环中发挥着重要作用。它们通过光合作用从环境中吸收大量二氧化碳，并将其转化为营养物质，为海洋中的大部分生物提供养分。尽管硅藻非常重要，但它们如何如此有效地完成这一过程仍是一个未知数。

巴塞尔大学生物中心的 Ben Engel 教授领导的研究人员与英国约克大学和日本关西学院大学的研究人员共同发现了一种在硅藻 CO2固定中起关键作用的蛋白质外壳。研究人员利用低温电子断层扫描(cryo-ET)等尖端成像技术，揭示了所谓的 PyShell 蛋白质鞘的分子结构并破译了其功能。

该研究结果目前已在《细胞》杂志的两篇文章中发表。

PyShell 对于高效 CO2固定至关重要

在植物和藻类中，光合作用发生在叶绿体中。在这些叶绿体中，来自阳光的能量被类囊体膜收集，然后用于帮助 Rubisco 酶固定 CO2。

然而，藻类有一个优势：它们将所有 Rubisco 都装入称为蛋白核的小隔间中，这样就可以更有效地捕获二氧化碳。

“我们现在发现硅藻蛋白核被包裹在网格状的蛋白质外壳中，”两项研究的作者 Manon Demulder 博士说。“PyShell 不仅赋予蛋白核形状，还有助于在这个隔间中产生高浓度的二氧化碳。这使 Rubisco 能够有效地固定海洋中的二氧化碳并将其转化为营养物质。”