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科学家将二氧化碳通过无细胞化学酶法合成为淀粉
作者:小柯机器人 发布时间:2021/9/24 14:14:21

中国科学院天津工业生物技术研究所马延和团队将二氧化碳通过无细胞化学酶法合成为淀粉。这一研究成果于2021年9月24日发表在国际学术期刊《科学》上。

研究人员报告了一种在无细胞系统中用二氧化碳(CO2)和氢气合成淀粉的化学-生物化学混合途径。人工淀粉合成途径(ASAP)由11个核心反应组成,通过计算途径设计起草,通过模块化组装和替代的建立,并通过三个瓶颈相关酶的蛋白质工程进行优化。

在一个具有空间和时间隔离的化学酶系统中,ASAP在氢气的驱动下,以每分钟每毫克催化剂22纳摩尔CO2的速度将CO2转化为淀粉,比玉米的淀粉合成速度高出8.5倍。这种方法为今后从CO2中合成化学生物杂交淀粉开辟了道路。

据介绍,淀粉是碳水化合物的一种储存形式,是人类饮食中热量的主要来源,也是生物工业的主要原料。

附:英文原文

Title: Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide

Author: Tao Cai, Hongbing Sun, Jing Qiao, Leilei Zhu, Fan Zhang, Jie Zhang, Zijing Tang, Xinlei Wei, Jiangang Yang, Qianqian Yuan, Wangyin Wang, Xue Yang, Huanyu Chu, Qian Wang, Chun You, Hongwu Ma, Yuanxia Sun, Yin Li, Can Li, Huifeng Jiang, Qinhong Wang, Yanhe Ma

Issue&Volume: 2021-09-24

Abstract: Starches, a storage form of carbohydrates, are a major source of calories in the human diet and a primary feedstock for bioindustry. We report a chemical-biochemical hybrid pathway for starch synthesis from carbon dioxide (CO2) and hydrogen in a cell-free system. The artificial starch anabolic pathway (ASAP), consisting of 11 core reactions, was drafted by computational pathway design, established through modular assembly and substitution, and optimized by protein engineering of three bottleneck-associated enzymes. In a chemoenzymatic system with spatial and temporal segregation, ASAP, driven by hydrogen, converts CO2 to starch at a rate of 22 nanomoles of CO2 per minute per milligram of total catalyst, an ~8.5-fold higher rate than starch synthesis in maize. This approach opens the way toward future chemo-biohybrid starch synthesis from CO2.

DOI: abh4049

Source: https://www.science.org/doi/10.1126/science.abh4049

 

期刊信息
Science:《科学》,创刊于1880年。隶属于美国科学促进会,最新IF:41.037