細(xì)菌酶可在自然環(huán)境下將二氧化碳轉(zhuǎn)化成富含能量的甲酸。近日，法國原子能及可替代能源署(CEA)、法國國家科研中心(CNRS)和艾克斯—馬賽大學(xué)的研究人員合作研究，發(fā)現(xiàn)了甲酸脫氫酶將二氧化碳轉(zhuǎn)化成甲酸的生物機(jī)制，對通過生物技術(shù)制取可再生能源具有重要意義。相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》雜志上。
自然環(huán)境中，很多細(xì)菌通過甲酸脫氫酶 (FDHs)將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲酸 (CH2O2)。甲酸在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為氫氣，可用于制造燃料電池，在可再生能源領(lǐng)域擁有重要價值。
生物酶發(fā)生催化反應(yīng)往往需要與一種叫做“輔因子”的非蛋白質(zhì)化合物相結(jié)合，因而輔因子可以稱作“激活”生物酶的“開關(guān)”。法國研究人員以結(jié)構(gòu)生物學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合的方式，對大腸桿菌進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)甲酸脫氫酶將二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲酸需要與一種含有鉬元素的輔因子相連接，這一過程是由含鉬輔因子將硫原子固定(脫硫)來實(shí)現(xiàn)。
通常情況下，甲酸脫氫酶的含鉬輔因子非常不穩(wěn)定，無機(jī)狀態(tài)下的硫又具有很高的活性，將硫原子固定在輔因子化合物上十分困難。但大腸桿菌含有一種特定的“伴侶蛋白”，可將提供硫原子的L-半胱氨酸(生物體內(nèi)一種常見的含硫氨基酸)與含鉬輔因子鏈接在一起，硫原子通過“伴侶蛋白”內(nèi)部的一條“管道”，安全、準(zhǔn)確地被運(yùn)輸并安裝到輔因子上。這樣，含鉬輔因子在獲得硫原子后即可與甲酸脫氫酶相結(jié)合，激活一系列后續(xù)的催化反應(yīng)。
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