Objav v syntetickej biológii fixuje CO2 zo vzduchu lepšie ako príroda
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 15. 1. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Vedci z Inštitútu Maxa Plancka vyvinuli syntetickú cestu, ktorá dokáže zachytávať CO2 zo vzduchu efektívnejšie ako v prírode, a ukázali, ako ju implementovať do živých baktérií. Táto technika by mohla pomôcť vyrábať biopalivá a iné produkty udržateľným spôsobom.
Rastliny sú známe svojou schopnosťou premieňať oxid uhličitý zo vzduchu na chemickú energiu, ktorá poháňa ich rast. Keďže v atmosfére je už teraz príliš veľa CO2 a každý deň sa ho vypúšťa viac, nie je divu, že sa vedci obracajú na tento prirodzený proces, aby pomohli znížiť jeho hladinu a zároveň vyrobiť palivá a iné užitočné molekuly.
V novej štúdii vedci z Inštitútu Maxa Plancka vyvinuli úplne nový spôsob fixácie CO2, ktorý funguje ešte lepšie ako osvedčená prírodná metóda. Nazvali ju cyklus THETA a využíva 17 rôznych biokatalyzátorov na výrobu molekuly nazývanej acetyl-CoA, ktorá je kľúčovým stavebným prvkom v celom rade biopalív, materiálov a liečiv.
Cyklus je postavený na dvoch najrýchlejších známych enzýmoch fixujúcich CO2 - krotonyl-CoA karboxyláza / reduktáza a fosfoenolpyruvát karboxyláza, ktoré boli izolované z baktérií. Hoci každý z nich je sám o sebe viac ako 10-krát rýchlejší pri zachytávaní CO2 ako primárny enzým, ktorý používajú rastliny, zdá sa, že evolúcia ich zatiaľ prirodzene nespárovala. Vedci to teda urobili namiesto nej.
Najprv tím skonštruoval cyklus THETA v skúmavkách, aby potvrdil jeho funkčnosť, zachytávanie dvoch molekúl CO2 zo vzduchu a ich premenu na jednu molekulu acetyl-CoA. Potom ho výskumníci v niekoľkých kolách experimentov optimalizovali, aby stonásobne zvýšili jeho výťažnosť. Nakoniec sa rozhodli začleniť cyklus do živých buniek, konkrétne do E. coli.
Proces pozostávajúci zo 17 krokov je v súčasnosti príliš komplikovaný na to, aby ho zvládla jedna bunka, preto ho tím rozdelil na tri moduly a začlenil ich do E. coli. Každý modul fungoval tak, ako sa očakávalo. Ďalším krokom je vtesnať celý proces do jedného kroku, čo si však bude vyžadovať synchronizáciu každého kroku s prirodzeným metabolizmom E. coli.
Medzitým je však tento míľnik stále dôležitý. Táto technika by sa mohla prispôsobiť tak, aby sa mikróby naučili vyrábať celý rad cenných zlúčenín.
„Zvláštnosťou tohto cyklu je, že obsahuje niekoľko medziproduktov, ktoré slúžia ako ústredné metabolity v metabolizme baktérií,“ povedal Shanshan Luo, hlavný autor štúdie. „Toto prekrývanie ponúka možnosť vyvinúť modulárny prístup na jeho realizáciu. Náš cyklus má potenciál stať sa univerzálnou platformou na výrobu cenných zlúčenín priamo z CO2 prostredníctvom rozšírenia jeho výstupnej molekuly, acetyl-CoA.“
Výskum bol nedávno uverejnený v magazíne Nature Catalysis.
