科学家复制捕获碳的酶

Josiah01 · 发表于 2024-7-19 16:36:01

　　伦敦国王学院的科学家重建了乙酰辅酶 A 合酶的活性位点，乙酰辅酶 A 合酶是一种参与从大气中捕获碳的酶。这项研究与伦敦帝国理工学院合作进行，加深了我们对这种重要酶的了解，并为从大气中捕获二氧化碳以应对气候变化提供了一种潜在的新解决方案。
　　在化学系的 Rebecca Musgrave 博士和伦敦大学学院的 Daniel Wilson 博士的带领下，研究小组成功重建了乙酰辅酶 A 合酶 (ACS)的活性位点，即发生化学反应的位点。
　　ACS 将 CO 2转化为乙酰辅酶 A——一种生物体必需的分子。他们的研究成果发表在《美国化学学会杂志》上。
　　ACS 最出名的作用是它在乙酸循环或克雷布斯循环中的作用——这是生物体内的一系列化学反应，其中乙酸被氧化产生能量。因此，它对于储存和释放能量以及从大气中捕获二氧化碳并将其储存为碳至关重要。
　　该团队的新模型能够在实验室中复制这种化学反应，捕获大气中的碳并将其储存为乙酰辅酶 A。
　　酶是一种蛋白质，能加速化学反应，起到生物催化剂的作用。因此，酶在自然界（包括人类生物学）中发挥着重要作用。
　　酶产生的化学途径经过数十亿年的发展，已经发展成为庞大而复杂的生物系统，因此在实验室中研究和复制非常具有挑战性。科学家经常在实验室中重新创建更小的分子版本的酶——“活性位点”的模型，以对其进行研究。
　　ACS 酶存在于细菌和一些单细胞生物中，无需氧气即可发挥作用，利用二氧化碳和氢气构建复杂的有机分子。虽然有人尝试在实验室中模拟这种酶的活性位点，但他们无法准确复制活性位点的形状和电子环境来捕获碳。
　　伦敦大学学院首席研究员丹尼尔·威尔逊博士表示：“几十年来，科学家们一直在研究 ACS 酶，但一直很难解释在酶活性位点产生乙酰辅酶 A 的机制。在我们的研究中，我们报告了一个活性位点模型——一个具有两个镍原子的分子簇——它模仿了 ACS 酶活性位点的形状和大小，非常相似。
　　“令人兴奋的是，我们的模型暴露于一氧化碳中导致了成功的合成，模仿了自然界中 ACS 酶生成乙酰辅酶 A 的方式。”
　　研究团队与帝国理工学院的 Maxie Roessler 博士合作，使用一种名为电子顺磁谱的技术来研究所涉及的步骤，并相信研究结果将为研究 ACS 酶以及其他与大气碳固定或碳捕获相关的酶的科学家提供有价值的见解。
　　Rebecca Musgrave 博士表示：“我们的新模型为更好地理解这种反应的工作原理开辟了道路。通过利用电子顺磁共振波谱和其他技术研究各个反应步骤，我们可以利用所学知识为工业用人造催化剂的设计提供指导。
　　“这可以应用于一系列领域，包括从大气中捕获二氧化碳的新方法，以及用它作为原料生产碳基化学品，如汽车或药品的生物燃料。”
　　研究人员还希望，从事酶光谱学（酶研究领域）的研究人员能够采用他们的新模型并将其应用于自己的研究中。
　　马斯格雷夫博士说：“自然界中的酶能够如此迅速、高效地完成这些令人难以置信的转化，在实验室中很难复制。我们的新模型使我们更进一步了解这些生物系统如何做到如此出色，因此我们可以在工业规模上设计催化剂，以复制大自然的转化能力，以解决气候变化等关键社会问题。”

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