Mecanismul unei fotosinteze cheie descifrate

Impresia artistului asupra catalizei enzimatice propuse în mecanismul fotodecarboxilazei acizilor grași (Science 2021). Credit: Damien Sorigué

Funcția enzimei FAP, utilă pentru producția de biocombustibili și chimia verde, a fost descifrată. Acest rezultat a mobilizat o echipă internațională de oameni de știință, inclusiv mulți cercetători francezi de la CEA, CNRS, Inserm, olecole Polytechnique, universitățile din Grenoble Alpes, Paris-Saclay și Aix Marseille, precum și Sincrotronul european (ESRF) și sincronul SOLEIL Studiul a fost publicat în ştiinţă pe 9 aprilie 2021.

Cercetătorii au descifrat mecanismele de acțiune ale FAP (Photodecarboxylase Fatty Acid), care este prezent în mod natural în algele microscopice precum Chlorella. Enzima a fost identificată în 2017 ca fiind capabilă să utilizeze energia luminii pentru a forma hidrocarburi din acizi grași produși de aceste microalge. Pentru a obține acest nou rezultat, echipele de cercetare au folosit un pachet teoretic și experimental complet.

Înțelegerea modului în care funcționează FAP este esențială, deoarece această fotoenzimă deschide o nouă oportunitate pentru producția durabilă de biocombustibili din acizi grași naturali produși de organismele vii. FAP este, de asemenea, foarte promițător pentru producerea de ingrediente cu valoare adăugată ridicată pentru chimie fină, cosmetice și produse farmaceutice.

Ciclul enzimei fotodecarboxilazei acizilor grași

Cercetătorii au descifrat mecanismele de acțiune ale FAP (Photodecarboxylase Fatty Acid), care este prezent în mod natural în algele microscopice precum Chlorella. (Știința 2021). Credit: Damien Sorigue

În plus, datorită reacției lor induse de lumină, fotoenzimele oferă acces la fenomenele ultrarapide care apar în timpul reacțiilor enzimatice. Prin urmare, FAP oferă o oportunitate unică de a înțelege în detaliu o reacție chimică care are loc în organismele vii.

Mai precis, în această lucrare, cercetătorii arată că atunci când FAP este iluminat și absoarbe un foton, un electron este îndepărtat 300 de grăsimi din grăsime acid produs de alge. Acest acid gras este apoi descompus într-un precursor de hidrocarbură și dioxid de carbon (CO2). Cea mai mare parte a CO2 generat este apoi transformată în 100 nanosecunde în bicarbonat (HCO3-) în cadrul enzimei. Această activitate folosește lumina, dar nu împiedică fotosinteza: molecula de flavină din interiorul FAP, care absoarbe fotonul, este îndoită. Această conformație deplasează spectrul de absorbție al moleculei spre roșu, pentru a utiliza fotoni care nu sunt utilizați pentru activitatea fotosintetică a microalgelor.

Interpretarea combinată a rezultatelor diferitelor abordări experimentale și teoretice de către consorțiul internațional este cea care oferă o imagine detaliată la scară atomică a FAP la locul de muncă. Acest studiu multidisciplinar a combinat munca de bioinginerie, spectroscopia optică și vibrațională, cristalografia statică și cinetică efectuată cu sincrotroni sau cu un laser cu raze X și calcule de chimie cuantică.

Referință: „Mecanismul și dinamica fotodecarboxilazei acizilor grași” de D. Sorigué, K. Hadjidemetriou, S. Blangy, G. Gotthard, A. Bonvalet, N. Coquelle, P. Samire, A. Aleksandrov, L. Antonucci, A Benachir , S. Boutet, M. Byrdin, M. Cammarata, S. Carbajo, S. Cuiné, RB Doak, L. Foucar, A. Gorel, M. Grünbein, E. Hartmann, R. Hienerwadel, M. Hilpert, M Kloos , TJ Lane, B. Légeret, P. Legrand, Y. Li-Beisson, SLY Moulin, D. Nurizzo, G. Peltier, G. Schirò, RL Shoeman, M. Sliwa, X. Solinas, B. Zhuang, TRM Barends , J.-P. Colletier, M. Joffre, A. Royant, C. Berthomieu, M. Weik, T. Domratcheva, K. Brettel, MH Vos, I. Schlichting, P. Arnoux, P. Müller și F. Beisson, 9 aprilie 2021, ştiinţă.
DOI: 10.1126 / science.abd5687

Studiul a inclus o colaborare strânsă a cercetătorilor francezi de la Institutul de biotești și biotehnologii din Aix-Marseille (CEA / CNRS / Universitatea Aix-Marseille), Institutul de biologie structurală (CEA / CNRS / Universitatea Grenoble Alpes), Laboratorul de optică și Biosciences (CNRS / olecole Polytechnique-Institut Polytechnique de Paris / Inserm), Advanced Spectroscopy Laboratory for Interactions, Reactivity and Environment (CNRS / University of Lille), Institute for Integrative Cell Biology (CEA / CNRS / Paris-Saclay SOLE), sync și de asemenea, de Sincrotronul European (ESRF) și Institutul Laue Langevin (ILL), două instrumente europene majore cu sediul în Grenoble, Franța. A primit finanțare de la Agenția Națională de Cercetare din Franța. Cercetătorii de la Institutul Max Planck din Heidelberg (Germania), Universitatea de Stat din Moscova (Rusia) și Laboratorul Național de Accelerator SLAC (SUA) au fost, de asemenea, incluși în studiu.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.