Format dikare wekî bingeha biyoekonomiyeke karbon-bêalî were dîtin, ku ji CO2 bi karanîna rêbazên (elektro)kîmyayî tê hilberandin û bi karanîna kaskadên enzîmatîk an mîkroorganîzmayên endezyarî veguherî berhemên bi nirxê zêdekirî. Gaveke girîng di berfirehkirina asîmîlasyona formata sentetîk de kêmkirina formaldehîdê ya bi awayekî termodînamîkî tevlihev e, ku li vir wekî guherînek rengê zer xuya dike. Jêder: Enstîtuya Mîkrobiolojiya Erdê Max Planck/Geisel.
Zanyarên li Enstîtuya Max Planck rêyeke metabolîk a sentetîk afirandine ku bi alîkariya asîda formîk karbondîoksîtê vediguherîne formaldehîdê, û rêyek bê karbon pêşkêş dike ji bo hilberandina materyalên hêja.
Rêyên anabolîk ên nû ji bo girêdana karbondîoksîtê ne tenê dibin alîkar ku asta karbondîoksîtê di atmosferê de kêm bikin, lê di heman demê de dikarin hilberîna kîmyewî ya kevneşopî ya dermanan û malzemeyên çalak bi pêvajoyên biyolojîkî yên bêkar-karbon biguherînin. Lêkolînek nû pêvajoyek nîşan dide ku tê de asîda formîk dikare were bikar anîn da ku karbondîoksîtê veguherîne materyalek hêja ji bo pîşesaziya biyokîmyayî.
Ji ber zêdebûna belavbûna gazên serayê, girtina karbonê an jî girtina karbondîoksîtê ji çavkaniyên mezin ên belavbûna gazê mijareke girîng e. Di xwezayê de, asîmîlasyona karbondîoksîtê bi mîlyonan salan e ku berdewam dike, lê hêza wê ji bo telafîkirina belavbûna gazên antropojenîk pir dûr e.
Lêkolînerên bi serokatiya Tobias Erb ji Enstîtuya Mîkrobiyolojiya Erdî. Max Planck amûrên xwezayî bikar tîne da ku rêbazên nû ji bo rastkirina karbondîoksîtê pêş bixe. Ew niha di pêşxistina rêyek metabolîk a çêkirî de serketî bûne ku formaldehîd pir reaktîf ji asîda formîk hildiberîne, ku navbeynkarek gengaz di fotosenteza çêkirî de ye. Formaldehîd dikare rasterast bikeve nav çend rêyên metabolîk da ku madeyên din ên hêja bêyî bandorên jehrîn çêbike. Wekî pêvajoyek xwezayî, du pêkhateyên sereke hewce ne: enerjî û karbon. Ya yekem ne tenê dikare bi tîrêjên rojê yên rasterast, lê di heman demê de bi elektrîkê jî were peyda kirin - mînakî, modulên rojê.
Di zincîra nirxê de, çavkaniyên karbonê guherbar in. Karbondîoksît li vir ne tenê vebijêrk e, em behsa hemî pêkhateyên karbonê yên ferdî (blokên avahiyê yên C1) dikin: karbonmonoksît, asîda formîk, formaldehîd, metanol û metan. Lêbelê, hema hema hemî van madeyan pir jehrîn in, hem ji bo organîzmayên zindî (karbonmonoksît, formaldehîd, metanol) û hem jî ji bo gerstêrkê (metan wekî gaza serayê). Tenê piştî ku asîda formîk veguherî formata xwe ya bingehîn, gelek mîkroorganîzma tehemûlî rêjeyên bilind ên wê dikin.
Maren Nattermann, nivîskara yekem a lêkolînê, tekez dike ku "Asîda formîk çavkaniyek pir sozdar a karbonê ye. Lê veguherandina wê bo formaldehîdê di laş de pir enerjî-zor e." Ev ji ber ku format, xwêya formatê, bi hêsanî nayê veguherandin bo formaldehîdê ye. "Di navbera van her du molekulan de astengiyeke kîmyewî ya cidî heye, û berî ku em reaksiyonek rastîn pêk bînin, divê em bi alîkariya enerjiya biyokîmyayî - ATP - wê derbas bikin."
Armanca lêkolîneran ew bû ku rêyek aborîtir bibînin. Axir, her ku enerjiya kêmtir ji bo dayîna karbonê bo metabolîzmê hewce be, ewqas enerjî dikare ji bo teşwîqkirina mezinbûn an hilberînê were bikar anîn. Lê di xwezayê de rêyek wisa tune. Tobias Erb dibêje, "Vedîtina enzîmên bi navê hîbrîd ên ku gelek fonksiyonên wan hene, hin afirîneriyê hewce kir." "Lêbelê, vedîtina enzîmên namzed tenê destpêk e. Em li ser reaksiyonên ku dikarin bi hev re werin hejmartin diaxivin ji ber ku ew pir hêdî ne - di hin rewşan de, di saniyeyê de ji bo her enzîmê kêmtir ji yek reaksiyonê heye. Reaksiyonên xwezayî dikarin bi leza hezar carî zûtir pêşve biçin." Maren Nattermann dibêje, ev der e ku bîyokîmyaya sentetîk tê de ye: "Heke hûn avahî û mekanîzmaya enzîmek bizanibin, hûn dizanin ku li ku derê mudaxele bikin. Ew gelek sûdmend bûye."
Optimîzasyona enzîman çend rêbazan dihewîne: danûstandina blokên avahiyê yên pispor, çêkirina mutasyonên rasthatî, û hilbijartina kapasîteyê. "Hem format û hem jî formaldehîd pir guncaw in ji ber ku ew dikarin di nav dîwarên şaneyan de derbas bibin. Em dikarin format li navgîna çanda şaneyan zêde bikin, ku enzîmek çêdike ku formaldehîda encam piştî çend demjimêran vediguherîne boyaxek zer a ne-jehrîn," Maren got. Nattermann şîrove kir.
Encamên di demek ewqas kurt de bêyî bikaranîna rêbazên bi rêjeya bilind ne mimkun bûn. Ji bo vê yekê, lêkolîneran bi hevkarê pîşesaziyê Festo re li Esslingen, Almanya hevkarî kirin. Maren Nattermann dibêje, "Piştî nêzîkî 4,000 guhertoyan, me berhema xwe çar qat zêde kir. Bi vî awayî, me bingeha mezinbûna mîkroorganîzma model E. coli, hespê xebata mîkrobî ya biyoteknolojiyê, li ser asîda formîk afirand. Lêbelê, di vê gavê de, şaneyên me tenê dikarin formaldehîd hilberînin û nikarin bêtir veguherînin."
Bi hevkariya hevkarê xwe Sebastian Wink ji Enstîtuya Fîzyolojiya Molekulî ya Nebatan. Lêkolînerên Max Planck niha cureyek pêş dixin ku dikare navberan bigire û wan bixe nav metabolîzma navendî. Di heman demê de, tîm bi komek xebatê re li Enstîtuya Veguherîna Enerjiya Kîmyewî lêkolînan li ser veguherîna elektrokîmyayî ya karbondîoksîtê bo asîda formîk dike. Max Planck di bin rêveberiya Walter Leitner de. Armanca demdirêj "platformek yek-mezinahî-lihevhatî-hemûyan" e ji karbondîoksîta ku ji hêla pêvajoyên elektrobîyokîmyayî ve hatî hilberandin bigire heya hilberên wekî însulîn an biyodîzel.
Çavkanî: Maren Nattermann, Sebastian Wenk, Pascal Pfister, Hai He, Seung Hwang Lee, Witold Szymanski, Nils Guntermann, Faiying Zhu "Pêşxistina kaskadek nû ji bo veguherîna formata girêdayî fosfatê bo formaldehîdê di vitro û di vivo de", Lennart Nickel. , Charlotte Wallner, Jan Zarzycki, Nicole Pachia, Nina Gaisert, Giancarlo Francio, Walter Leitner, Ramon Gonzalez, û Tobias J. Erb, 9ê Gulana 2023, Nature Communications.DOI: 10.1038/s41467-023-38072-w
SciTechDaily: Mala nûçeyên teknolojiyê yên herî baş ji sala 1998an vir ve. Bi rêya e-nameyê an medyaya civakî bi nûçeyên teknolojiyê yên herî dawî re agahdar bimînin. > Kurteya e-nameyê bi abonetiya belaş
Lêkolînerên li Laboratuarên Cold Spring Harbor dîtin ku SRSF1, proteînek ku girêdana RNA-yê rêk dixe, di pankreasê de zêde dibe.