Mechanismus dešifrování klíčového fotoenzymu

Umělecký dojem z enzymatické katalýzy navržené mechanismem fotodekarboxylázy mastných kyselin (Science 2021). Uznání: Damien Sorigué

Byla dešifrována funkce enzymu FAP, který je užitečný pro výrobu biopaliv a pro zelenou chemii. Tento výsledek mobilizoval mezinárodní tým vědců, včetně několika francouzských vědců z CEA, CNRS, Inserm, École Polytechnique, univerzit v Grenoble Alpes, Paris-Saclay a Aix Marseille, stejně jako European Synchrotron (ESRF) a synchrotron SOLEIL. Studie byla publikována v Věda 9. dubna 2021.

Vědci dešifrovali mechanismy působení FAP (mastné kyseliny fotodekarboxylázy), který je přirozeně přítomen v mikroskopických řasách, jako je Chlorella. O enzymu bylo v roce 2017 známo, že je schopen pomocí lehkého světla vytvářet uhlovodíky z mastných kyselin produkovaných těmito mikrořasami. K dosažení tohoto nového výsledku využily výzkumné týmy kompletní experimentální a teoretickou sadu nástrojů.

Je důležité pochopit, jak FAP funguje, protože fotoenzym otevírá novou příležitost pro udržitelnou produkci biopaliva z mastných kyselin přirozeně produkovaných živými organismy. FAP také slibuje výrobu sloučenin s vysokou přidanou hodnotou pro jemnou chemii, kosmetiku a farmacii.

Cyklus enzymu fotodekarboxylázy mastných kyselin

Vědci dešifrovali mechanismy působení FAP (mastné kyseliny fotodekarboxylázy), který je přirozeně přítomen v mikroskopických řasách, jako je Chlorella. (Science 2021). Uznání: Damien Sorigue

Kromě toho, díky své reakci indukované světlem, poskytují fotoenzymy přístup k ultrrapidním jevům, které se vyskytují v enzymatických reakcích. FAP proto nabízí jedinečnou příležitost podrobně porozumět chemické reakci, která probíhá v živých organismech.

Přesněji řečeno, v této práci vědci prokázali, že pokud je FAP osvětlen a absorbuje foton, elektron je extrahován z 300 pikosekund z mastného kyselina z řas. Tato mastná kyselina se poté rozdělí na prekurzor uhlovodíku a oxidu uhličitého (CO2). Většina generovaného CO2 se poté v enzymu převede 100 nanosekund na hydrogenuhličitan (HCO3-). Tato aktivita využívá světlo, ale neinhibuje fotosyntézu: molekula flavinu uvnitř FAP, která absorbuje foton, je narušena. Tento souhlas mění absorpci molekuly červené barvy, takže ji lze použít jako fotony, které se nepoužívají pro fotosyntetickou aktivitu v mikrořasách.

Jedná se o kombinovanou interpretaci výsledků různých experimentálních a teoretických přístupů mezinárodního konsorcia, která poskytuje podrobný obraz atomové velikosti FAP při práci. Tato multidisciplinární studie kombinovala práci bioinženýrství, optické a vibrační spektroskopie, statické a kinetické krystalografie prováděné se synchrotrony nebo rentgenovým volným elektronovým laserem, jakož i výpočty kvantové chemie.

Odkaz: „Mechanismus a účinnost fotodekarboxylázy mastných kyselin“ autorů 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 a F. Beisson, 9. dubna 2021, Věda.
DOI: 10.1126 / science.abd5687

Studie zahrnovala silnou spolupráci francouzských vědců z Biosciences and Biotechnologies Institute of Aix-Marseille (CEA / CNRS / Aix-Marseille University), Institute of Structural Biology (CEA / CNRS / Grenoble Alpes University), the Laboratory for Optics and Biosciences (CNRS / École Polytechnique-Institut Polytechnique de Paris / Inserm), Advanced Spectroscopy Laboratory for Interactions, Reactivity and the Environment (CNRS / University of Lille), the Institute for Integrative Biology of the Cell (CEA / CNRS / Paris-Saclay Univerzita), synchrotron SOLEIL a také z European Synchrotron (ESRF) a Laue Langevin Institute (ILL), dvou předních evropských nástrojů se sídlem ve francouzském Grenoblu. Získal financování od Francouzské národní výzkumné agentury. Studie zahrnovala také výzkumníky z Institutu Maxe Plancka v Heidelbergu (Německo), Moskevské státní univerzity (Rusko) a SLAC National Accelerator Laboratory (USA).

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.