Οι επιστήμονες σχεδιάζουν και κατασκευάζουν έναν μικροσκοπικό κύκλο στερέωσης συνθετικού άνθρακα

Μάθημα συνθετικής ΠΟΑΠ. Πίστωση: IMCAS

Επιστήμονες από το Ινστιτούτο Μικροβιολογίας της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (IMCAS) ανέφεραν πρόσφατα μείωση του κύκλου τεχνητής στερέωσης άνθρακα. Ο κύκλος περιέχει μόνο τέσσερις βιοχημικές αντιδράσεις και είναι ικανός να συμπυκνώσει δύο μόρια διοξειδίου του άνθρακα σε ένα μόριο οξαλικού ανά γύρο. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Καταλύτης ACS.


αυξανόμενη ατμόσφαιρα χορταίνω Η εστίαση είναι ένας σημαντικός παράγοντας που συμβάλλει στην ανθρωπογενή κλιματική αλλαγή, η οποία έχει προκαλέσει μεγάλη ανησυχία παγκοσμίως. Στη φύση, τα φυτά και τα μικρόβια σταθεροποιούν το διοξείδιο του άνθρακα μέσω οδών στερέωσης άνθρακα. Δύο οδοί στερέωσης συνθετικού άνθρακα, ο κύκλος Crotonyl-CoA/Ethylmalonyl-CoA/Hydroxybutyl-CoA (CETCH) και το συνθετικό αναβολικό άμυλο ένα μονοπάτι Το μονοπάτι ASAP, που αναφέρεται επίσης τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο, αυτές οι οδοί τυπικά περιέχουν πολλαπλές αλληλεπιδράσεις (συχνά περισσότερες από 10).

Γενικά, ένας μεγάλος αριθμός αντιδράσεων μπορεί να μειώσει τη συνολική αποτελεσματικότητα δέσμευσης άνθρακα της οδού. Στη συνέχεια οι επιστήμονες ρώτησαν: Είναι δυνατόν να μειωθεί ο αριθμός των αντιδράσεων που απαιτούνται για τον κύκλο στερέωσης του άνθρακα για να αυξηθεί η απόδοση; Και αν είναι δυνατόν, ποιος είναι ο ελάχιστος αριθμός αντιδράσεων που μπορούν να αποτελέσουν έναν λειτουργικό κύκλο δέσμευσης άνθρακα;

Για να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, οι επιστήμονες στο IMCAS σχεδίασαν έναν μικροσκοπικό κύκλο στερέωσης συνθετικού άνθρακα που βασίζεται σε θερμοδυναμικούς και κινητικούς υπολογισμούς ενζυματικών αντιδράσεων. Αυτός ο συνθετικός κύκλος περιέχει μόνο τέσσερις αντιδράσεις και τα τέσσερα ένζυμα που εμπλέκονται είναι η πυροσταφυλική καρβοξυλάση (PYC), η οξαλοξική ακετυλοϋδρολάση (OAH), η οξική-CoA λιγάση (ACS) και η πυροσταφυλική συνθάση (PFOR), επομένως αυτός ο κύκλος ονομάζεται πυροσταφυλική καρβοξυλάση/κοξαλογαση-κροσταλάση /πυρουβικό: κύκλος οξειδοαναγωγάσης φερροδιοξίνης (POAP).

Η πιο απαιτητική αντίδραση στον κύκλο POAP ήταν η αναγωγική καρβοξυλίωση του PFOR. Κανονικά, το PFOR καταλύει την οξειδωτική αποκαρβοξυλίωση του πυροσταφυλικού. Η αντίδραση του αναγωγικού καρβοξυλικού πρέπει να καθοδηγείται από έναν δότη ηλεκτρονίων χαμηλού δυναμικού. Η Ferroxin επιλέχθηκε ως δότης ηλεκτρονίων για το σκοπό αυτό. Μεταξύ μιας σειράς φερροξινών χαμηλού δυναμικού που δοκιμάστηκαν, η φερροξίνη από το Hydrogenobacter thermophiles βρέθηκε ότι οδηγεί αποτελεσματικά την αναγωγική καρβοξυλίωση του PFOR από το Clostridium thermocellum. Στη συνέχεια, τα PYC, OAH και ACS εξετάστηκαν για την κατασκευή του κύκλου POAP.

Για να δημιουργηθεί ο κύκλος POAP, τέσσερις αντιδράσεις χωρίστηκαν σε δύο αλυσίδες, στη συνέχεια οι δύο αλυσίδες ομαδοποιήθηκαν και η αποτελεσματικότητα στερέωσης άνθρακα δοκιμάστηκε υπό αναερόβιες συνθήκες Χρησιμοποίηση 13Nahko με σήμανση C3 ως υπόστρωμα. 13Το σημασμένο με C οξαλικό που παράγεται από τον κύκλο POAP ανιχνεύθηκε με υγρή χρωματογραφία-φασματομετρία μάζας. CO2 Ο ρυθμός στερέωσης για τον κύκλο POAP υπολογίστηκε ότι είναι 8,0 ± 1,8 nmol CO2 Ακριβής-1 mg-1 ko2– Σταθεροποίηση ενζύμων και ο συνολικός αριθμός κύκλου εργασιών ήταν 5 mol/mol, υπερβαίνοντας αυτόν του συνθετικού κύκλου CETCH.

Ο κύκλος POAP λειτουργεί υπό σχετικά υψηλές θερμοκρασίες (50 °C) και αναερόβιες συνθήκες, επομένως μπορεί να παρέχει ένα νέο παράδειγμα για την κατανόηση και τη διερεύνηση του CO.2Εγκαταστάσεις στους αρχαίους οργανισμούς. Ο κύκλος POAP παρέχει επίσης μια εναλλακτική οδό βιομετατροπής άνθρακας Διοξείδιο σε χρήσιμα χημικά.


Οι επιστήμονες παρέχουν νέες γνώσεις για τον κύκλο του κιτρικού οξέος


περισσότερες πληροφορίες:
Lu Xiao et al., Miniature Artificial Carbon Fixation Cycle, Καταλύτης ACS (2021). DOI: 10.1021/acscatal.1c04151

το απόσπασμα: Scientists Design and Build a Minimized Synthetic Carbon Fixation Cycle (2021, 30 Δεκεμβρίου) Ανακτήθηκε στις 30 Δεκεμβρίου 2021 από https://phys.org/news/2021-12-scientists-minimized-synthetic-carbon-fixation.html

Αυτό το έγγραφο υπόκειται σε πνευματικά δικαιώματα. Ανεξάρτητα από κάθε δίκαιη συναλλαγή για σκοπούς ιδιωτικής μελέτης ή έρευνας, κανένα μέρος δεν επιτρέπεται να αναπαραχθεί χωρίς γραπτή άδεια. Το περιεχόμενο παρέχεται μόνο για ενημερωτικούς σκοπούς.

READ  Νέο αλεξίπτωτο ExoMars έτοιμο για πτώση μεγάλου υψομέτρου

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *