Formatu bele haree hanesan ruin kotuk ba bioekonomia ida ne'ebé neutru ba karbonu, ne'ebé produz hosi CO2 uza métodu (eletro)kímiku sira no konverte ba produtu sira ho valór akresentadu uza kaskada enzimátika sira ka mikro-organizmu sira ne'ebé enjeñaria. Etapa importante ida hodi habelar asimilasaun formatu sintétiku maka ninia redusaun termodinamikamente kompleksu formaldeídu nian, ne'ebé iha ne'e mosu hanesan mudansa kór mean. Kréditu: Institutu ba Mikrobiolojia Terrestre Max Planck/Geisel.
Sientista sira hosi Institutu Max Planck kria ona dalan metabóliku sintétiku ida ne'ebé konverte dióksidu karbonu ba formaldeídu ho tulun hosi ásidu fórmiku, oferese dalan ida ne'ebé neutru ba karbonu hodi produz materiál sira ne'ebé iha valór.
Dalan anabóliku foun sira ba fixasaun dióksidu karbonu la'ós de'it ajuda atu hamenus nível dióksidu karbonu iha atmosfera, maibé bele mós troka produsaun kímika tradisionál hosi ai-moruk no ingrediente ativu sira ho prosesu biolójiku sira ne'ebé neutru ba karbonu. Peskiza foun hatudu prosesu ida ne'ebé maka ásidu fórmiku bele uza hodi konverte dióksidu karbonu ba materiál ida ne'ebé iha valór ba indústria biokímika.
Haree ba aumentu iha emisaun gás ho efeitu estufa, sekuestru karbonu ka sekuestru dióksidu karbonu hosi fonte emisaun boot sira maka kestaun ida ne'ebé urjente. Iha natureza, asimilasaun dióksidu karbonu nian la'o ona iha tinan millaun barak nia laran, maibé nia kbiit ladún sufisiente atu kompensa emisaun antropojénika sira.
Investigadór sira ne'ebé lidera hosi Tobias Erb hosi Institutu Mikrobiolojia Terrestre nian. Max Planck uza ferramenta naturál sira hodi dezenvolve métodu foun sira hodi hadi'a dióksidu karbonu. Agora sira konsege dezenvolve dalan metabóliku artifisiál ida ne'ebé produz formaldeídu ne'ebé reativa tebes hosi ásidu fórmiku, posivel intermédiu ida iha fotosínteze artifisiál. Formaldeídu bele tama diretamente iha dalan metabóliku oioin hodi forma substánsia sira seluk ne'ebé iha valór lahó efeitu tóxiku ruma. Hanesan ho prosesu naturál, presiza ingrediente prinsipál rua: enerjia no karbonu. Ida uluk bele fornese la'ós de'it hosi loro-matan direta, maibé mós hosi eletrisidade – porezemplu, módulu solar sira.
Iha kadeia valór, fonte karbonu sira maka variavel. Dióxidu karbonu la'ós opsaun úniku iha ne'e, ita ko'alia kona-ba kompostu karbonu individuál hotu-hotu (bloku konstrusaun C1): monóxidu karbonu, ásidu fórmiku, formaldeídu, metanol no metanu. Maibé, kuaze substánsia sira-ne'e hotu maka tóxiku tebes, tantu ba organizmu moris sira (monóxidu karbonu, formaldeídu, metanol) no ba planeta (metanu hanesan gás ho efeitu estufa). Só hafoin ásidu fórmiku neutraliza ona ba nia formatu báziku maka mikro-organizmu barak tolera konsentrasaun aas sira.
"Ásidu fórmiku maka fonte ida ne'ebé promisór tebes ba karbonu," subliña Maren Nattermann, autór dahuluk hosi estudu. "Maibé konverte ida-ne'e ba formaldeídu in vitro ne'e uza enerjia barak tebes." Ida-ne'e tanba formatu, masin hosi formatu, la fasil atu konverte ba formaldeídu. "Iha barreira kímika ida ne'ebé maka sériu entre molékula rua ne'e, no molok ita bele hala'o reasaun ida ne'ebé maka loos, ita tenke ultrapasa ida-ne'e ho tulun hosi enerjia biokímika - ATP."
Objetivu husi peskizadór sira maka atu hetan dalan ida ne'ebé ekonómiku liu. Afinal, enerjia menus ne'ebé presiza atu hatama karbonu ba metabolismo, enerjia barak liu maka bele uza atu estimula kreximentu ka produsaun. Maibé laiha dalan hanesan ne'e iha natureza. "Deskoberta hosi enzima sira ne'ebé hanaran híbridu ho funsaun oioin presiza kriatividade balun," dehan Tobias Erb. "Maibé, deskoberta ba enzima kandidatu sira maka inísiu de'it. Ita ko'alia kona-ba reasaun sira ne'ebé bele sura hamutuk tanba sira neineik tebes—iha kazu balu, iha menus hosi reasaun ida kada segundu kada enzima. Reasaun naturál sira bele la'o ho velosidade ne'ebé lalais liu dala rihun ida." Iha ne'e maka biokímika sintétika tama, dehan Maren Nattermann: "Se ita hatene estrutura no mekanizmu enzima ida nian, ita hatene iha ne'ebé atu intervein. Ida-ne'e fó benefísiu boot."
Optimizasaun enzima nian envolve aprosimasaun oioin: troka bloku konstrusaun espesializadu, jerasaun mutasaun aleatória, no selesaun kapasidade. “Tantu formatu no formaldeídu adekuadu tebes tanba bele penetra iha parede sélula nian.Ita bele aumenta formatu ba meiu kultura sélula nian, ne’ebé produz enzima ida ne’ebé transforma formatu ne’ebé rezulta sai tinta mean ne’ebé la tóxiku liutiha oras balun,” Maren hateten. Nattermann esplika.
Rezultadu sira iha períodu tempu badak hanesan ne'e sei la sai posivel lahó uza métodu sira ho rendimentu aas. Atu halo ida-ne'e, peskizadór sira kolabora ho parseiru industriál Festo iha Esslingen, Alemaña. "Hafoin variasaun 4,000 resin, ami aumenta ami nia produsaun dala haat," dehan Maren Nattermann. "Nune'e, ami kria ona baze ba kreximentu hosi mikro-organizmu modelu E. coli, kuda-traballu mikrobiál hosi bioteknolojia, iha ásidu fórmiku. Maibé, iha momentu ne'e, ami nia sélula sira bele produz de'it formaldeídu no labele transforma liután."
Iha kolaborasaun ho nia kolaboradór Sebastian Wink husi Institutu Fiziolojia Molekulár Ai-horis nian. Investigadór sira Max Planck nian agora daudaun dezenvolve hela estirpe ida ne'ebé bele foti intermédiu sira no hatama sira ba iha metabolismo sentrál. Iha tempu hanesan, ekipa hala'o hela peskiza kona-ba konversaun eletrokímika hosi dióksidu karbonu ba ásidu fórmiku ho grupu serbisu ida iha Institutu Konversaun Enerjia Kímika. Max Planck iha diresaun husi Walter Leitner. Objetivu ba tempu naruk maka "plataforma ida ne'ebé hanesan ba ema hotu" hosi dióksidu karbonu ne'ebé produz hosi prosesu eletrobiokímiku sira ba produtu sira hanesan insulina ka biodiesel.
Referénsia: Maren Nattermann, Sebastian Wenk, Pascal Pfister, Hai He, Seung Hwang Lee, Witold Szymanski, Nils Guntermann, Faiying Zhu "Dezenvolvimentu hosi kaskada foun ida ba konversaun hosi formatu dependente ba fosfatu ba formaldeídu in vitro no in vivo", Lennart Nickel. , Charlotte Wallner, Jan Zarzycki, Nicole Pachia, Nina Gaisert, Giancarlo Francio, Walter Leitner, Ramon Gonzalez, no Tobias J. Erb, 9 Maiu 2023, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-02338-02
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Investigadór sira iha Cold Spring Harbor Laboratories hetan katak SRSF1, proteína ida ne'ebé regula splicing RNA, hetan regulasaun iha pánkreas.