Científicos del Instituto Max Planck han desarrollado una vía sintética que puede capturar CO2 del aire de manera más eficiente que en la naturaleza, y mostró cómo implementarlo en bacterias vivas. La técnica podría ayudar a fabricar biocombustibles y otros productos de forma sostenible.
Las plantas son famosas por su capacidad para convertir el dióxido de carbono del aire en energía química para impulsar su crecimiento. Con demasiado CO2 ya en la atmósfera y más siendo destruido Todos los días, no es de extrañar que los científicos recurran a esto. proceso natural para ayudar a controlar los niveles nuevamente, mientras produciendo combustibles y otras moléculas útiles al lado.
En el nuevo estudio, los científicos de Max Planck desarrollaron un nuevo CO2-vía de fijación que funciona incluso mejor que el método probado y verdadero de la naturaleza. Lo llaman ciclo THETA y utiliza 17 biocatalizadores diferentes para producir una molécula llamada acetil-CoA, que es un componente clave en una variedad de biocombustibles, materiales y productos farmacéuticos.
El ciclo se basa en los dos CO más rápidos conocidos.2-enzimas fijadoras (crotonil-CoA carboxilasa/reductasa y fosfoenolpiruvato carboxilasa, para quienes juegan en casa) que fueron aisladas de bacterias. Aunque cada uno de estos por sí solo es más de 10 veces más rápido a la hora de capturar CO2 que la enzima principal que utilizan las plantas, la evolución no parece haberlas emparejado de forma natural todavía. Entonces, los científicos lo hicieron.
Primero, el equipo construyó el ciclo THETA en tubos de ensayo para confirmar su funcionalidad, de capturar dos CO2 moléculas del aire y convertirlas en una molécula de acetil-CoA. Luego, los investigadores lo optimizaron durante varias rondas de experimentos para aumentar su rendimiento 100 veces. Finalmente, se propusieron incorporar el ciclo en células vivas, concretamente en E. coli.
Actualmente, el proceso de 17 pasos es demasiado complicado para que lo maneje una sola célula, por lo que el equipo lo dividió en tres módulos y los incorporó a E. coli. Efectivamente, cada módulo funcionó como se esperaba. El siguiente paso es exprimirlo todo en uno, pero esto requerirá sincronizar cada paso con el metabolismo natural de E. coli.
Mientras tanto, este hito sigue siendo importante, afirma el equipo. La técnica podría adaptarse para ordenar a los microbios que produzcan una amplia gama de compuestos valiosos.
«Lo especial de este ciclo es que contiene varios intermediarios que sirven como metabolitos centrales en el metabolismo de la bacteria», dijo Shanshan Luo, autor principal del estudio. “Esta superposición ofrece la oportunidad de desarrollar un enfoque modular para su implementación. Nuestro ciclo tiene el potencial de convertirse en una plataforma versátil para producir compuestos valiosos directamente a partir de CO.2 ampliando su molécula de salida, acetil-CoA”.
La investigación fue publicada en la revista. Catálisis de la naturaleza.
Fuente: Instituto Max Planck