Niemieccy biotechnolodzy opracowali biochemiczny system, który pochłania dwutlenek węgla. Dzięki niemu zmodyfikowane bakterie mają robić to dużo lepiej, niż naturalne.
Naukowcy z Instytutu Mikrobiologii Ziemi im. Maxa Plancka opracowali syntetyczny biochemiczny szlak, który wprowadzony do bakterii ma zamieniać dwutlenek węgla w acetylokoenzym A - cząsteczkę niezbędną niemal we wszystkich komórkowych procesach.
To oznacza, że można go wykorzystać do produkcji biopaliw, różnych biomateriałów i farmaceutyków.
„Nasz cykl ma potencjał do stania się uniwersalną platformą do wytwarzania cennych substancji bezpośrednio z CO2, z wykorzystaniem acetylokoenzymu A” – mówi kierująca pracami dr Shanshan Luo.
System o nazwie TETA jest przeprowadzany przez aż 17 biokatalizatorów. Obejmuje przy tym dwa - występujące naturalnie u bakterii - najszybciej działające enzymy chwytające CO2.
W celu dopracowania swojego systemu badacze wykorzystali sztuczną inteligencję, która pozwoliła zwiększyć wydajność, bagatela stukrotnie.
Kolejnym zadaniem było wprowadzenie systemu do bakterii (naukowcy wybrali E. coli).Całego cyklu nie udało się jeszcze zaimplementować, ponieważ jest szczególnie skomplikowany. Na razie badacze podzielili go na trzy różne części i z powodzeniem wprowadzili do bakterii każdą z nich.
„Wyjątkowe w tym cyklu jest to, że wytwarza kilka substancji pośrednich, które dla metabolizmu bakterii stanowią kluczowe związki. Dzięki temu można zastosować modułowe podejście w jego implementacji” – wyjaśnia kierująca pracami dr Shanshan Luo.
"Udało nam się zademonstrować działanie trzech oddzielnych modułów wprowadzonych do bakterii E. coli. Jednak nie zdołaliśmy jeszcze zamknąć całego cyklu, więc bakteria nie może całkowicie żyć na CO2” – dodaje.
Wyzwanie polega m.in. na tym, że skomplikowany cykl trzeba zsynchronizować z tysiącami reakcji naturalnie zachodzącymi w bakterii.
„Udane wprowadzenie elementów cyklu TETA to żywych komórek to ważny dowód pokazujący słuszność naszej koncepcji. Modułowa implementacja systemu w E. coli otwiera drogę do uzyskania skomplikowanych, niespotykanych wcześniej w naturze ścieżek chwytania CO2 w komórkach. Uczymy się, jak całkowicie przeprogramować komórkowy metabolizm, aby stworzyć syntetyczny, autotroficzny system odżywiający komórkę” – wyjaśnia jeden z autorów badania, prof. Tobias Erb.(PAP)
Marek Matacz
mat/ agt/
