Istraživači sa Instituta Maks Plank za zemaljsku mikrobiologiju postigli su izuzetan uspeh u sintetičkoj biologiji razvijanjem biohemijskog ciklusa koji direktno pretvara ugljen-dioksid (CO2) u centralni gradivni blok acetil-CoA. Ovaj proboj otvara put ka kreiranju efikasnih sintetičkih puteva za hvatanje i konverziju CO2, ključnih u borbi protiv klimatskih promena.
Tim istraživača implementirao je tri ključna modula ciklusa u bakteriji E.coli, što predstavlja značajan korak ka stvaranju sintetičkih puteva fiksiranja CO2 u živim ćelijama. Ovaj pristup, baziran na sintetičkoj biologiji, omogućava dizajniranje efikasnijih puteva fiksacije CO2 u prirodi od onih koje nudi priroda.
Ključna karakteristika novog ciklusa, poznatog kao THETA ciklus, je njegova sposobnost pretvaranja CO2 u acetil-CoA, centralni metabolit u ćelijskim procesima. Ovaj acetil-CoA može poslužiti kao građevinski blok za različite vitalne biomolekule, uključujući biogoriva, biomaterijale i farmaceutske proizvode.
Istraživači su optimizovali ciklus kroz racionalnu optimizaciju vođenu mašinskim učenjem, postižući poboljšanje prinosa acetil-CoA za čak 100 puta. Demonstracija funkcionalnosti u epruvetama bila je prvi korak, ali tim planira dalje testiranje in vivo, u živim ćelijama.
Šanshan Luo, vodeći autor studije, ističe da je THETA ciklus modularan i da pruža priliku za razvoj efikasnih platformi za proizvodnju korisnih jedinjenja direktno iz CO2. Tobias Erb, vođa istraživačkog tima, naglašava da je ovaj ciklus ključan za sintetičku biologiju, omogućavajući potpuno reprogramiranje ćelijskog metabolizma radi stvaranja sintetičkih sistema za fiksaciju CO2.
Iako postoji izazov u potpunoj integraciji ciklusa sa prirodnim metabolizmom E.coli, istraživači veruju da će ovo otkriće doprineti stvaranju održivih rešenja za hvatanje i iskorišćavanje CO2, ključnih u globalnim naporima zaštite životne sredine. Studija je objavljena u časopisu Nature Catalisis.
