Cette nouvelle approche est basée sur une nouvelle enzyme de fixation du CO2 qui est presque 20 fois plus rapide que la plus répandue responsable des plantes de capture de CO2 utilisant la lumière solaire comme une nature enzymatique de l’énergie.
«Nous avons vu comment les efforts visant à recueillir directement la synthèse pour la fixation du CO2 dans les voies d’un organisme vivant n’ont pas été couronnés de succès jusqu’à présent», explique le directeur de l’étude, Tobias Erb, de l’Institut Max Planck pour la microbiologie Terrestre. Approche, réductionniste, réunissant les principaux composants synthétiques dans l’ordre croissant dans un tube à essai.
Malgré la grande diversité des organismes exprimant les enzymes de la planète pour convertir le dioxyde de carbone en composés organiques comme les sucres comme les plantes do fotosíntesis– par des efforts pour exploiter ces capacités pour transformer le CO2 en valeur élevée comme biocarburants et produits chimiques ont eu un succès limité. Bien que la concentration croissante de CO2 dans l’atmosphère pose un défi, les chercheurs voient aussi comme une opportunité.
L’équipe a commencé avec plusieurs chemins théoriques de fixation du CO2 qui pourraient conduire à des cycles continus de carbone, mais ne s’est pas arrêté là. «Nous ne limitons pas nos efforts de conception aux enzymes connues, mais considérons toutes les réactions qui semblaient biochimiquement réalisables», explique Erb.
Contrairement au séquençage d’ADN, où la langue de vie est lue dans le génome d’un organisme, la synthèse d’ADN implique d’abord d’identifier un élément génétique particulier – comme une enzyme pour fixer le carbone de l’atmosphère – et d’écrire et d’exprimer ce code dans un nouveau système.
En fin de compte, ils ont obtenu par le séquençage et la synthèse, 17 enzymes différentes de neuf organismes différents à travers les trois royaumes de la vie et ont organisé ces parties pour obtenir une preuve du principe de fonctionnement de la fixation de CO2 qui dépasse ce que vous pouvez trouver dans la nature. Erb appelle cela le «cycle CETCH» (crotonyl-CoA / CoA éthylmalonyl-12 / hydroxybutyryl-CoA).
Importantes pièces de « puzzle climatique »
En déployant pas à pas le concept de «rétynosynthèse» métabolique, le démantèlement même des plus petits précurseurs, l’équipe de réaction jonglaient avec les conditions thermodynamiques et développaient une stratégie qui produisait des résultats plus prometteurs concurrençant favorablement les voies métaboliques naturelles. Ensuite, ils ont cherché dans les bases de données publiques des enzymes qui soutiennent votre modèle et plusieurs dizaines sélectionnés pour les tests.
«Tout d’abord, nous reconstituons sa séquence progressive de la réaction de fixation du CO2, fournissant tous les ingrédients pour catalyser les réactions souhaitées, puis, à la suite du flux de CO2, nous découvrons quelle réaction clé particulière était limitant le débit», explique Erb. Cela s’est avéré être methylsuccinyl-CoA déshydrogénase (GCF), une partie d’une famille d’enzymes impliqués dans la respiration, la réaction métabolique dans les cellules des organismes pour convertir des éléments nutritifs tels que le carbone dans les unités d’énergie.
« Pour surmonter cette limitation, nous avons conçu le Mcd pour utiliser l’oxygène comme un accepteur d’électrons, pour amplifier la fonction, mais cela ne suffisait pas – décrire Erb–. Nous avons dû remplacer la conception de la route originale avec des séquences réactionnelles alternatives, En utilisant plus d’ingénierie enzymatique pour minimiser les réactions secondaires et en introduisant des enzymes indiscriminées patch pour corriger la formation de métabolites fin « enzymes.
À l’appui des efforts de l’équipe de MPI, l’Institut conjoint du génome des États-Unis a synthétisé des centaines de variants enzymatiques Enoyl-CoA carboxylase / réductase (ECR) par le biais de son Community Science Programme. Cela a permis à l’équipe de mettre zéro ECP MPI avec l’augmentation de l’activité de fixation de CO2 pour réussir à construire un moyen de fixation de CO2 artificiel plus efficace dans un tube à essai.
«Les ECR sont des enzymes suralimentées qui sont capables de fixer le CO2 à un rythme de presque 20 fois plus rapide que l’enzyme de fixation de CO2 la plus répandue dans la nature, Rubisco, qui conduit la forte augmentation impliquée dans la photosynthèse», explique Erb.
Ce processus chimique utilise la lumière du soleil pour convertir le dioxyde de carbone en sucres que les cellules peuvent utiliser pour l’énergie avec d’autres processus naturels sur la planète et représente la transformation d’environ 350 millions de tonnes de CO2 par an.
Source: Europa Press
