Tvari bioenergijos gamyba atrakinta naujų baltymų nanobioreaktorių

Karboksisomų ir fermentų iliustracija. Autorius: profesorius Luningas Liu

Liverpulio universiteto mokslininkai atvėrė naujas galimybes plėtoti tvarią ir švarią bioenergiją ateityje. Tyrimai paskelbti Gamtos komunikacijos, parodo, kaip bakterijų baltymų „narvelius“ galima perprogramuoti, kad gautų vandenilį kaip nanomasto bioreaktorių.

„Carboxysome Rubisco“ yra specializuota bakterijų organelė, uždaranti pagrindinį į fermentus panašų „Rubisco“ CO2 fiksatoriaus baltymų komponentą. Natūraliai suprojektuota karbosomų architektūra, pusiau pralaidumas ir kataliziniai patobulinimai paskatino racionaliai projektuoti ir modifikuoti naujas nanomedžiagas, kad pagerėtų įvairių fermentų įterpimo į apvalkalą katalizinė veikla.

Pirmasis tyrimo žingsnis buvo mokslininkų įdiegti specifinius genetinius elementus pramoninėse bakterijose E. coli gaminti tuščiavidurius apvalkalo karboksisomus. Jie taip pat nustatė mažą „jungiklį“, vadinamą kapsuliavimo peptidu, kuris gali nukreipti išorinius baltymus į apvalkalą.

Jautrusis deguonis kraštutiniame hidrogenazės gale (fermentas, kuris katalizuoja vandenilio susidarymą ir virsmą) yra senas klausimas dėl vandenilio gamybos bakterijose, todėl komanda sukūrė metodus kataliziškai aktyviai hidrogenazei įterpti į tuščią apvalkalą.

Molekulinės ir integruotos biologijos instituto Mikrobinės bioenergetikos ir bioinžinerijos instituto projektų vadovas profesorius Luningas Liu sakė: „Naujai sukurtas bioreaktorius puikiai tinka deguoniui jautriems fermentams ir yra svarbus žingsnis kuriant ir gaminant bio-vandenilio gamyklą“.

Bendradarbiaudami su universiteto medžiagų inovacijų gamyklos (MIF) profesoriumi Andy’iu Cooperiu, mokslininkai išbandė vandenilio gamybos iš bakterijų ląstelių ir biochemiškai izoliuotų nanobioreaktorių veiklą. Nanobioreaktorius pasiekė vandenilio gamybos efektyvumą – apie 550% ir didesnę deguonies toleranciją, lyginant su kapsulių neturinčiais fermentais.

“Kitas mūsų tyrimo žingsnis yra atsakymas, kaip toliau stabilizuoti kapsuliavimo sistemą ir pagerinti našumą”, – sakė profesorius Liu. “Mes taip pat džiaugiamės, kad ši techninė platforma atveria duris mums ateityje sukurti įvairius sintetinių augalų asortimentus, kad galėtume pritaikyti skirtingų fermentų ir molekulių funkcijas.”

Pagrindinis autorius, doktorantas Tianpei Li, sakė: “Dėl klimato pokyčių yra rimtas poreikis sumažinti anglies dvideginio išmetimą deginant iškastinį kurą. Mūsų tyrimai atveria kelią karboksisomoje pagamintiems nanoreaktoriams rinkti specifinius fermentus inžinieriams ir sukurti naujas švarios ir tvarios bioenergijos galimybes. tai juos atveria “.

Nuoroda: „Bakterinių baltymų organelių perprogramavimas kaip nanoreaktorius kaip vandenilio gamyba“ Tianpei Li, Qiuyao Jiang, Jiafeng Huang, Catherine M. Aitchison, Fang Huang, Mengru Yang, Gregory F. Dykes, Hai-Lun He, Qiang Wang, Reiner Sebastian Sprick , Andrew I. Cooperis ir Lu-Ning Liu, 2020 m. Spalio 28 d., Gamtos komunikacijos.
DOI: 10.1038 / s41467-020-19280-0

Projektą finansavo Karališkoji draugija, Biotechnologijų ir biologijos mokslų tyrimų taryba (BBSRC), Britų tarybos Niutono fondas ir „Leverhulme Trust“. Projektas buvo vykdomas bendradarbiaujant su Universiteto ląstelių vaizdavimo centru, „Proteom“ tyrimų centru ir biomedicinos elektronų mikroskopijos skyriumi bei Henano universiteto ir Pietų Kinijos universiteto tyrėjais.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naujos biologiškai įkvėptų, šviesą sugeriančių nanomedžiagų klasės sintezė

POSS-peptoido molekulės savaime susirenka į romboidinius nanokristalus. Paskola Stephanie King iliustracija Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų nacionalinė laboratorija Gamtos įkvėpti Ramiojo vandenyno šiaurės...

Naujos priemonės, reikalingos augalų ligų prevencijai

Žiūrėkite užkrėstą kraują, kuris gali padėti apsaugoti maistą. Medžių ligos nesibaigia prie tautos sienų, o mylios vandenynų taip pat nesustabdo jų plitimo. Štai kodėl,...

Omega-3 derinimas su liaudies papildais gali pakenkti širdžiai

Gydytojai dažnai rekomenduoja omega-3, kurie padeda pacientams sumažinti cholesterolio kiekį ir pagerinti širdies sveikatą. Šie omega-3 gali būti iš riebių žuvų, tokių kaip...

Paviršių poveikis ploniems atominiams puslaidininkiams

Naudodami ultravioletinius spindulius, tyrėjai ištyrė 2-D puslaidininkių (violetinių) elektronines charakteristikas, nes duomenų žemėlapyje padidėja substrato sluoksnių (žalių) skaičius. Raudonas apskritimas žymi elektronines savybes, kurios...

Norėdami pagreitinti atradimą, didelio matmens infraraudonųjų spindulių mikroskopija išeina iš tinklelio

Plytelių rašto, naudojamo skenuoti C. elegans apvalųjį kirminą, pavyzdys. Netinklinis modelis suteikia atrankos algoritmui didesnį lankstumą greitai panaudojant dominančias sritis. Autoriai: Elizabeth...

Newsletter

Subscribe to stay updated.