Martinez 2017j

Una fotosíntesi artificial i més ràpida, en la seva fase fosca, que la natural: aquesta és la troballa d’investigadors del Max-Planck-Institut de Marburg per lluitar contra el canvi climàtic.

Accés al camp global de la R+D+I externa

• Amb plantes potser no n’hi ha prou
• Un enzim d’origen bacterià efectiu i d’alta velocitat
• Beneficis
• Autors

Amb plantes potser no n’hi ha prou

A l’hora de capturar el CO₂ les plantes semblen el recurs més accessible, econòmic i eficaç. Però un equip de recerca en microbiologia terrestre de l’Institut Max Planck d’Alemanya diu que ja és una realitat la fita d’eliminar CO₂ de l’atmosfera i transformar-lo en un producte útil mitjançant el desplegament d’un nou mètode, totalment biològic per bé que sintètic, i que en comparació amb els vegetals és un 20% més eficient. L’equip d’investigadors va publicar els resultats dels seus treballs a la revista Science el novembre de 2016.

Els científics de l’Institut van modificar, servint-se en molts casos de simulacions prèvies per ordinador, alguns enzims a fi de fer-los compatibles amb el que ells anomenen “cicle CETCH” (vegeu més avall), que com s’ha apuntat és un 20% més eficient que el cicle Calvin de la fase fosca de la fotosíntesi vegetal, iniciada per l’enzim RuBisCO (ribulosa-1,5-bisfosfat carboxilasa/oxigenasa), que no només és relativament lent en la seva funció sinó que, pel que sembla, captura erròniament oxigen en lloc de CO₂ en una de cada cinc reaccions: per aquesta raó, hom comença a pensar que potser no n’hi ha prou d’augmentar el rendiment de l’agricultura i la silvicultura com a mesura que per si sola pugui reduir de manera notable els nivells de CO₂ a l’atmosfera.

[javascript:tornarAmunt(); AMUNT]

Un enzim d’origen bacterià efectiu i d’alta velocitat

Existeixen en la natura enzims fixadors del CO₂ diferents del RuBisCO de les plantes superiors, i molt més ràpids i efectius. Es tracta d’enzims presents al metabolisme dels microorganismes, i un d’ells, aïllat pel cap de l’equip de recerca a partir de bacteris, és el CETCH (crotonil-CoA carboxilasa/reductasa), que pel que sembla no s’equivoca de molècula de partida gairebé mai i a més és unes vint vegades més veloç que el RuBisCO.

El problema és que no va ser possible importar al cicle CETCH els enzims presents al cicle Calvin a fi de completar la transformació del CO₂ en compostos orgànics aprofitables, ja que no són compatibles entre ells.

A partir de la formulació teòrica del cicle CETCH, en un exercici d’enginyeria inversa, es va procedir a analitzar bases de dades que contenen els més de quaranta mil enzims coneguts per establir potencials emparellaments i compatibilitats, i preveure les reaccions bioquímiques resultants. Finalment, es van determinar unes quantes desenes d’enzims candidats a entrar en el cicle CETCH per completar-lo. Fent-los treballar junts in vitro, i després de nombroses addicions, supressions i modificacions, hom va trobar la combinació capaç de dur a terme un cicle de fixació del CO₂ i conversió a molècules orgàniques optimitzat i consistent, a un ritme de 5 nmol de CO₂ per minut per mil·ligram de proteïna.

En total, hi ha disset enzims implicats, tres d’ells fruit de la modificació genètica, provinents de nou organismes diferents, de tres regnes biològics, entre els quals l’home. Són aquests:

 

Els organismes d'origen dels enzims del cicle CETCH

  [javascript:tornarAmunt(); AMUNT]

Beneficis

El cicle CETCH constitueix la setena ruta coneguda, i la primera de sintètica, per a la fixació del CO₂. A hores d’ara, el producte que s’ha aconseguit mitjançant aquest cicle és àcid glioxílic, que té aplicacions en sectors com el farmacèutic, l’agroquímic, l’alimentari o el cosmètic (és la base per a productes com l’amoxicil·lina, la vanil·lina o l’al·lantoïna). Existeix a més la possibilitat de transferir els gens necessaris per al cicle a bacteris o algues per tal que fabriquin el producte que es necessiti a partir simplement del CO₂. Tampoc es descarta l’opció d’utilitzar els enzims del cicle CETCH per a potenciar la fotosíntesi vegetal natural, o fins i tot per a crear-ne una variant artificial incorporant-los, per exemple, a cèl·lules fotovoltaiques.

[javascript:tornarAmunt(); AMUNT]

Autors

Redactat per: Alfonso Martínez Jaume

Per saber-ne més: Science, Science Daily

[javascript:tornarAmunt(); AMUNT] [javascript:tornarAmunt(); AMUNT]

Informació relacionada

• Science
• Science Daily