【Nat. Catal.】一种改进天然和合成二氧化碳固定的新型天然羧化模块

羧化酶固定二氧化碳是可持续生物催化和碳中和生物经济的关键，但目前仅限于少数天然酶。近期，德国马普陆地微生物研究所Tobias J. Erb组通过理性设计、高通量的微流体技术和微孔板筛选相结合，开发了一种新的天然酶——羟乙酰辅酶A羧化酶（GCC）。在此过程中，GCC与天然CO₂固定酶的性质相同，其催化效率提高了三个数量级。

图片来源：Nat. Catal.

利用冷冻电镜获得原子分辨率1.96-Å 的GCC晶体结构验证了重新设计酶的活性位点，并设计了另外两种酶GCS和TCR，它们与GCC一起形成一个羧化模块，用于将羟乙酸盐（C2）转化为甘油酸盐（C3）。

图片来源：Nat. Catal.

此外，该研究还展示了如何将该模块与自然光呼吸、乙烯乙二醇转化和合成二氧化碳固定相连接。根据化学计量计算，GCC预计将使所有这些过程的碳效率提高150%，同时降低其理论能量需求，展示了扩大自然代谢的可行解空间如何为生物技术和农业提供新的机遇。

图片来源：Nat. Catal.

参考文献：A new-to-nature carboxylation module to improve natural andsynthetic CO2 fixation

Nat. Catal. 10.1038/s41929-020-00557-y

原文作者：Marieke Scheffen, Daniel G. Marchal, Thomas Beneyton, Sandra K.Schuller, Melanie Klose, Christoph Diehl, Jessica Lehmann, Pascal Pfister,Martina Carrillo, Hai He, Selçuk Aslan, Niña S. Cortina, Peter Claus, DanielBollschweiler, Jean-Christophe Baret, Jan M. Schuller, Jan Zarzycki, ArrenBar-Even and Tobias J. Erb✉