Azo jerena ho toy ny andrin'ny biotoekarena tsy miandany amin'ny karbônina ny formate, novokarina avy amin'ny CO2 tamin'ny fampiasana fomba (elektro)simika ary novaina ho vokatra sarobidy amin'ny fampiasana cascade anzima na zavamananaina bitika namboarina. Dingana iray manan-danja amin'ny fanitarana ny fampidirana ny formate sentetika ny fampihenana ny formaldehyde amin'ny fomba thermodynamically sarotra, izay miseho eto amin'ny endrika fiovan'ny loko mavo. Sary avy amin'ny: Institute of Terrestrial Microbiology Max Planck/Geisel.
Ireo mpahay siansa ao amin'ny Max Planck Institute dia namorona lalan'ny metabolisma sentetika izay manova ny gazy karbonika ho formaldehyde amin'ny alàlan'ny asidra formika, izay manolotra fomba tsy misy karbônina mba hamokarana fitaovana sarobidy.
Ireo lalan-kaleha anabolika vaovao ho an'ny firafitry ny gazy karbonika dia tsy vitan'ny hoe manampy amin'ny fampihenana ny haavon'ny gazy karbonika eny amin'ny atmosfera, fa afaka manolo ihany koa ny famokarana simika nentim-paharazana amin'ny fanafody sy ny akora mavitrika amin'ny dingana biolojika tsy misy gazy karbonika. Ny fikarohana vaovao dia mampiseho dingana iray izay ahafahana mampiasa asidra formika hanovana ny gazy karbonika ho fitaovana sarobidy ho an'ny indostrian'ny biochemika.
Noho ny fitomboan'ny entona mandatsa-dranomaso, ny fisintonana karbônina na ny fisintonana gazy karbonika avy amin'ireo loharano lehibe mamoaka entona dia olana maika. Eo amin'ny natiora, ny fidiran'ny gazy karbonika dia efa nitranga nandritra ny an-tapitrisany taona maro, saingy mbola tsy ampy ny heriny hanonerana ny entona ateraky ny olombelona.
Ireo mpikaroka tarihin'i Tobias Erb avy ao amin'ny Institute of Terrestrial Microbiology. Mampiasa fitaovana voajanahary i Max Planck mba hamolavola fomba vaovao hanamboarana gazy karbonika. Nahomby izy ireo izao tamin'ny famolavolana lalan'ny metabolika artifisialy izay mamokatra formaldehyde tena mihetsika avy amin'ny asidra formika, izay mety ho mpanelanelana amin'ny fotosintezy artifisialy. Ny Formaldehyde dia afaka miditra mivantana amin'ny lalan'ny metabolika maromaro mba hamorona akora sarobidy hafa tsy misy fiantraikany misy poizina. Toy ny amin'ny dingana voajanahary, ilaina ny akora roa lehibe: angovo sy karbônina. Ny voalohany dia tsy azo omena amin'ny alàlan'ny tara-masoandro mivantana ihany, fa amin'ny alàlan'ny herinaratra koa - ohatra, ny môdely masoandro.
Ao amin'ny rojo famatsiana, miovaova ny loharanon-karbônina. Tsy ny gazy karbonika irery ihany no safidy eto, fa miresaka momba ireo singa karbônina tsirairay (singa fototra C1) isika: monôksida karbonika, asidra formika, formaldehyde, methanol ary metana. Na izany aza, saika ireo akora rehetra ireo dia tena misy poizina, na ho an'ny zavamananaina (monôksida karbonika, formaldehyde, methanol) na ho an'ny planeta (metana amin'ny maha-gazy mampirehitra ny hafanan'ny tany). Rehefa avy novana ho amin'ny endrika fototra ny asidra formika vao maro ny zavamananaina bitika mahazaka ny fifantohana avo lenta amin'izany.
“Loharanom-karbônina tena mampanantena ny asidra formika”, hoy i Maren Nattermann, mpanoratra voalohany ny fanadihadiana. “Saingy mitaky angovo be ny fanovana azy ho formaldehyde in vitro.” Izany dia satria ny formate, ny sira ao amin'ny formate, dia tsy mora ovaina ho formaldehyde. “Misy sakana simika lehibe eo amin'ireo molekiola roa ireo, ary alohan'ny ahafahantsika manao fihetsika tena izy dia tsy maintsy mandresy izany isika amin'ny alàlan'ny angovo biochemika - ATP.”
Ny tanjon'ireo mpikaroka dia ny hahita fomba ara-toekarena kokoa. Rehefa dinihina tokoa, arakaraka ny maha kely ny angovo ilaina amin'ny fampidirana karbônina ao amin'ny metabolisma no ahafahana mampiasa angovo bebe kokoa hampiroboroboana ny fitomboana na ny famokarana. Saingy tsy misy fomba toy izany eo amin'ny natiora. "Ny fahitana ireo antsoina hoe anzima hybride manana asa maro dia mitaky fahaiza-mamorona," hoy i Tobias Erb. "Na izany aza, ny fahitana ireo anzima kandidà dia vao fiandohana fotsiny. Miresaka momba ny fihetsika izay azo isaina miaraka isika satria miadana be izy ireo—amin'ny tranga sasany, dia latsaky ny fihetsika iray isaky ny segondra isaky ny anzima. Ny fihetsika voajanahary dia afaka mitohy amin'ny hafainganam-pandeha izay haingana kokoa arivo heny." Eto no idiran'ny biosimia sentetika, hoy i Maren Nattermann: "Raha fantatrao ny rafitra sy ny mekanisma anzima iray, dia fantatrao izay tokony hatao. Tena nahasoa izany."
Ny fanatsarana ny anzima dia misy fomba fiasa maromaro: fifanakalozana singa fanorenana manokana, famoronana fiovan'ny fototarazo kisendrasendra, ary fisafidianana ny fahafaha-mamokatra. "Samy mety tsara ny formate sy ny formaldehyde satria afaka miditra amin'ny rindrin'ny sela izy ireo. Afaka manampy formate amin'ny fitaovana fambolena sela isika, izay mamokatra anzima izay mamadika ny formaldehyde vokarina ho loko mavo tsy misy poizina rehefa afaka ora vitsivitsy," hoy i Maren. Nanazava i Nattermann.
Tsy ho azo natao tao anatin'ny fotoana fohy toy izany ny vokatra raha tsy teo ny fampiasana fomba fiasa avo lenta. Mba hanaovana izany, niara-niasa tamin'ny mpiara-miombon'antoka indostrialy Festo any Esslingen, Alemaina ireo mpikaroka. "Rehefa avy nanao fiovana 4 000 teo ho eo izahay, dia nitombo avo efatra heny ny vokatra azonay," hoy i Maren Nattermann. "Noho izany, dia namorona ny fototra ho an'ny fitomboan'ny zavamananaina bitika maodely E. coli izahay, izay mikraoba miasa amin'ny bioteknolojia, amin'ny asidra formika. Na izany aza, amin'izao fotoana izao, ny selantsika dia afaka mamokatra formaldehyde ihany fa tsy afaka miova intsony."
Miara-miasa amin'i Sebastian Wink, mpiara-miasa aminy avy ao amin'ny Institute of Plant Molecular Physiology. Ireo mpikaroka ao amin'ny Max Planck dia eo am-pamolavola karazana iray izay afaka mandray ireo akora mpanelanelana ary mampiditra azy ireo ao amin'ny metabolisma foibe. Mandritra izany fotoana izany, ny ekipa dia manao fikarohana momba ny fiovan'ny gazy karbonika ho asidra formika amin'ny alàlan'ny elektrokimia miaraka amin'ny vondrona miasa ao amin'ny Institute of Chemical Energy Conversion. Max Planck eo ambany fitarihan'i Walter Leitner. Ny tanjona maharitra dia ny "sehatra iray ho an'ny rehetra" avy amin'ny gazy karbonika vokarin'ny dingana elektrobiokimia ho vokatra toy ny insuline na biodiesel.
Loharano: Maren Nattermann, Sebastian Wenk, Pascal Pfister, Hai He, Seung Hwang Lee, Witold Szymanski, Nils Guntermann, Faiying Zhu “Fampivoarana cascade vaovao ho an'ny fiovan'ny formate miankina amin'ny phosphate ho formaldehyde in vitro sy in vivo”, Lennart Nickel. , Charlotte Wallner, Jan Zarzycki, Nicole Pachia, Nina Gaisert, Giancarlo Francio, Walter Leitner, Ramon Gonzalez, ary Tobias J. Erb, 9 Mey 2023, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
SciTechDaily: Tranon'ny vaovao ara-teknolojia tsara indrindra hatramin'ny 1998. Araho hatrany ny vaovao ara-teknolojia farany amin'ny alàlan'ny mailaka na media sosialy. > Famintinana mailaka miaraka amin'ny famandrihana maimaim-poana
Hitan'ireo mpikaroka ao amin'ny Cold Spring Harbor Laboratories fa mitombo ao amin'ny sarakaty ny SRSF1, proteinina iray izay mandrindra ny fampifangaroana RNA.