Cuando la enzima ACS se expone al monóxido de carbono, produce acetil Co-A, una molécula esencial para todos los organismos vivos. El modelo de sitio activo del equipo pudo replicar esto exactamente. Crédito: Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2024) DOI: 10.1021/jacs.4c06241
Los científicos del King’s College de Londres han recreado el sitio activo de la acetil-CoA sintasa, una enzima implicada en la captura de carbono de la atmósfera. La investigación, realizada en colaboración con el Imperial College de Londres, aumenta nuestra comprensión de esta importante enzima y ofrece una nueva solución potencial para capturar CO.2 De la atmósfera en la lucha contra el cambio climático.
Dr. del Departamento de Química. Rebecca Musgrave y Dra. de UCL. Dirigido por Daniel Wilson, el equipo recreó con éxito el sitio activo (el sitio donde ocurren las reacciones químicas) de la enzima acetil-CoA sintasa (ACS).
ACS convierte CO2 Como acetil coenzima A, una molécula esencial utilizada en los organismos vivos. Sus hallazgos han sido publicados Revista de la Sociedad Química Estadounidense.
El ACS es mejor conocido por su papel en el ciclo del ácido acético o ciclo de Krebs, una serie de reacciones químicas en organismos en las que el ácido acético se oxida para producir energía. Por tanto, es fundamental para almacenar y liberar energía y capturar CO.2 de la atmósfera y lo almacena como carbono.
El nuevo modelo del equipo pudo replicar esta reacción química en el laboratorio, capturando carbono atmosférico y almacenándolo como acetil coenzima-A.
Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores biológicos acelerando las reacciones químicas. Como tales, desempeñan funciones importantes en la naturaleza, incluida la biología humana.
Las vías químicas creadas por enzimas han evolucionado a lo largo de miles de millones de años hasta convertirse en sistemas biológicos grandes y complejos, por lo que son tan difíciles de estudiar y replicar en el laboratorio que los científicos a menudo recrean versiones moleculares pequeñas de enzimas: modelos del sitio activo. Laboratorio, para estudiarlos.
La enzima ACS se encuentra en bacterias y algunos organismos unicelulares y funciona sin oxígeno, formando moléculas orgánicas complejas a partir de dióxido de carbono e hidrógeno. Aunque se han hecho intentos de modelar el sitio activo de la enzima en el laboratorio, no han podido replicar con precisión la forma y el entorno electrónico del sitio activo para la captura de carbono.
El principal investigador de la UCL, el Dr. Daniel Wilson, «Los científicos han estado estudiando la enzima ACS durante décadas, pero ha sido difícil comprender el mecanismo que produce acetil coenzima-A en el sitio activo de la enzima. En nuestro estudio, presentamos un modelo de sitio activo: un grupo molecular que consta de dos átomos de níquel: tiene una sorprendente similitud en forma con el sitio activo de la enzima ACS y simula el tamaño.
«Es alentador que la exposición de nuestro modelo al monóxido de carbono condujera a una síntesis exitosa, imitando la forma en que la enzima ACS produce acetil Co-A en la naturaleza».
Dr. en Imperial. Trabajando con Maxi Rössler, el equipo utilizó una técnica llamada espectroscopia electrónica paramagnética para estudiar los pasos involucrados, y cree que los resultados brindarán información valiosa a los científicos que estudian la enzima ACS y otras enzimas involucradas en la fijación o captura de carbono atmosférico.
Dr. Rebecca Musgrave dijo: «Nuestro nuevo modelo abre el camino para comprender mejor cómo funciona esta reacción. Al estudiar los pasos de reacción individuales con espectroscopia de resonancia paramagnética electrónica y otras técnicas, podemos usar lo que aprendemos para informar el diseño de catalizadores artificiales para uso industrial. usar.»
«Podría aplicarse en varias áreas, incluidos nuevos métodos para capturar CO2 de la atmósfera y se utiliza como materia prima para producir productos químicos a base de carbono, como biocombustibles para automóviles o medicamentos».
Los investigadores esperan que quienes trabajan en espectroscopia enzimática (el campo de estudio de las enzimas) puedan tomar su nuevo modelo y adaptarlo para usarlo en sus propios estudios.
Dr. Musgrave dijo: «Las enzimas en la naturaleza llevan a cabo estas sorprendentes transformaciones de manera rápida y eficiente, que son muy difíciles de reproducir en el laboratorio. Nuestro nuevo modelo nos acerca un paso más a la comprensión de cómo funcionan mejor estos sistemas biológicos, para que podamos replicar los procesos transformadores de la naturaleza. «Se pueden diseñar catalizadores a escala industrial para hacer frente a importantes cuestiones sociales como el cambio climático».
Más información:
Daniel WN Wilson et al., Valencia mixta {Ni2+en1+} grupos como modelos de intermediarios de acetil coenzima A sintasa, Revista de la Sociedad Química Estadounidense (2024) DOI: 10.1021/jacs.4c06241
Proporcionado por el King’s College de Londres.
referencia: Los científicos replican una enzima que captura carbono (2024, 18 de julio) Consultado el 18 de julio de 2024 en https://phys.org/news/2024-07-scientists-replicate-enzyme-captures-carbon.html
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