利物浦大學(xué)的研究人員為可持續(xù)發(fā)展的清潔生物能源的未來發(fā)展開辟了新的可能性。這項(xiàng)發(fā)表在《自然通訊》上的研究表明，細(xì)菌蛋白的“籠子”如何可以重新編程為用于生產(chǎn)氫氣的納米生物反應(yīng)器。

羧基體是一種特殊的細(xì)菌細(xì)胞器，將必需的固定CO 2的固定酶Rubisco包裹在病毒樣蛋白質(zhì)殼中。天然設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，半透性和羧基體的催化改進(jìn)啟發(fā)了新型納米材料的合理設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)，以便將不同的酶摻入殼中以增強(qiáng)催化性能。

該研究的第一步涉及研究人員將特定的遺傳元件安裝到工業(yè)細(xì)菌大腸桿菌中，以產(chǎn)生空的羧基體殼。他們進(jìn)一步確定了一個(gè)小的“連接子”，稱為封裝肽，能夠?qū)⑼獠康鞍踪|(zhì)導(dǎo)入外殼。

極端氧氫化(催化的生成和氫的轉(zhuǎn)化酶)的敏感字符是一個(gè)長期存在的問題產(chǎn)氫細(xì)菌中，所以團(tuán)隊(duì)開發(fā)的方法摻入催化活性氫化到空殼。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，系統(tǒng)，分子和整合生物學(xué)研究所微生物生物能學(xué)和生物工程學(xué)教授劉寧教授說：“我們新設(shè)計(jì)的生物反應(yīng)器是氧敏感酶的理想選擇，標(biāo)志著朝著開發(fā)和生產(chǎn)邁出的重要一步一個(gè)用于制氫的生物工廠。”

研究人員與大學(xué)材料創(chuàng)新工廠(MIF)的Andy Cooper教授合作，然后測試了細(xì)菌細(xì)胞和生物化學(xué)分離的納米生物反應(yīng)器的產(chǎn)氫活性。與沒有外殼封裝的酶相比，納米生物反應(yīng)器的產(chǎn)氫效率提高了約550%，對(duì)氧氣的耐受性更高。

劉教授說：“我們研究的下一步是回答如何進(jìn)一步穩(wěn)定封裝系統(tǒng)并提高產(chǎn)量。” “我們也為這個(gè)技術(shù)平臺(tái)為我們打開大門，在將來的研究中，為創(chuàng)建各種合成工廠來封裝各種酶和分子以實(shí)現(xiàn)定制功能而感到興奮。”

第一作者，博士。李天培學(xué)生說：“由于氣候變化，迫切需要減少燃燒化石燃料所產(chǎn)生的二氧化碳排放。我們的研究為工程化基于羧基殼的納米反應(yīng)器招募特定的酶鋪平了道路，并為開發(fā)可持續(xù)的，清潔的生物能源的新可能性。”