Nieuws

Fotosynthese als optelsom

Met 17 enzymen uit 9 totaal verschillende organismen kun je koolstofdioxide efficiënter in biomassa omzetten dan een plant van nature doet. De truc is vooral om zwakke schakels in de keten te vermijden, blijkt uit een Science-publicatie.

Tot nu toe zijn zes natuurlijke CO2-omzettingsmechanismes bekend, en die hebben wél allemaal minstens één zwakke schakel. Bij de bekendste, die bekend staat als de Calvincyclus, is dat een ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase/oxygenase, afgekort RuBisCO, dat zich iets te graag laat afleiden door nevenreacties met O2. Er zijn al de nodige pogingen gedaan om RuBisCO efficiënter te maken, maar tot nu toe was het succes beperkt.

Thomas Schwander, Tobias Erb en collega’s van het Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg zetten daarom liever een geheel nieuw mechanisme in elkaar. Uitgangspunt is een recent ontdekt alternatief voor RuBisCO: een enoyl-CoA carboxylase/reductase dat (de naam zegt het al) afhankelijk is van coënzym A. Zulke ECR’s komen voor in bepaalde bacteriën en zijn ongevoelig voor zuurstof.

De kunst is vervolgens om rond zo’n ECR een cyclus op te bouwen waar CO2 in gaat en een bruikbaar organisch product uit komt, terwijl de overige deelnemende moleculen voortdurend worden geregenereerd. De onderzoekers hebben er zeven bedacht die thermodynamisch minstens zo gunstig zouden moeten zijn als de Calvincyclus, en dus ook minstens zo zuinig zouden moeten omgaan met zonlicht. Dat wil zeggen, op papier.

Vervolgens zijn ze in diverse databases gaan zoeken naar natuurlijke enzymen die de afzonderlijke reacties in die papieren cycli zouden kunnen katalyseren. Voor de crotonyl-CoA/ethylmalonyl-CoA/hydroxybutyryl-CoA-cyclus, afgekort CETCH, lukte dat het beste. Daar borduurden ze dus verder op voort.

CETCH 1.0 bevatte 12 enzymen. Verdere optimalisatie heeft tot nu toe een CETCH 5.4 opgeleverd met 13 reacties die worden gekatalyseerd door een allegaartje van 17 enzymen uit bacteriën, archaea, planten en mensen. Drie daarvan zijn genetisch gemodificeerd. CETCH 5.4 haalt een tempo van 5 nanomol CO2 per minuut en per milligram enzymen. Dat zou ongeveer tweemaal het tempo van de natuurlijke Calvincylus moeten zijn, al is die nooit exact geklokt.

Voorlopig werkt het alleen in vitro. Op inbouw in een plant wordt nog gestudeerd.

bron: American Association for the Advancement of Science

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

C2W Social Media

Logo Twitter

Logo Linkedin

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!