p Pesquisadores da Universidade de Liverpool desbloquearam novas possibilidades para o futuro desenvolvimento da sustentabilidade, bioenergia limpa. O estudo, publicado em Nature Communications , mostra como 'gaiolas' de proteínas bacterianas podem ser reprogramadas como biorreatores em nanoescala para a produção de hidrogênio. p O carboxissomo é uma organela bacteriana especializada que encapsula o CO essencial ₂ -fixar a enzima Rubisco em uma casca de proteína semelhante a um vírus. A arquitetura projetada naturalmente, semipermeabilidade, e o aprimoramento catalítico de carboxissomos inspiraram o projeto racional e a engenharia de novos nanomateriais para incorporar diferentes enzimas na casca para melhorar o desempenho catalítico.

p A primeira etapa do estudo envolveu pesquisadores instalando elementos genéticos específicos na bactéria industrial E. coli para produzir conchas de carboxissomo vazias. Eles ainda identificaram um pequeno 'linker' - chamado de peptídeo de encapsulamento - capaz de direcionar proteínas externas para a casca.

p O caráter extremamente sensível ao oxigênio das hidrogenases (enzimas que catalisam a geração e conversão de hidrogênio) é um problema de longa data para a produção de hidrogênio em bactérias, então a equipe desenvolveu métodos para incorporar hidrogenases cataliticamente ativas na casca vazia.

p Professor líder do projeto Luning Liu, Professor de Bioenergética Microbiana e Bioengenharia no Instituto de Sistemas, Biologia Molecular e Integrativa, disse:"Nosso biorreator recém-projetado é ideal para enzimas sensíveis ao oxigênio, e marca um passo importante para ser capaz de desenvolver e produzir uma biofábrica para a produção de hidrogênio. "

p Em colaboração com o Professor Andy Cooper na Fábrica de Inovação de Materiais (MIF) da Universidade, Os pesquisadores então testaram as atividades de produção de hidrogênio das células bacterianas e dos nanobiorreatores isolados bioquimicamente. O nanobiorreator alcançou uma melhoria de ~ 550% na eficiência de produção de hidrogênio e uma maior tolerância ao oxigênio em contraste com as enzimas sem encapsulamento.

p "A próxima etapa de nossa pesquisa é responder como podemos estabilizar ainda mais o sistema de encapsulamento e melhorar os rendimentos, "disse o professor Liu." Também estamos entusiasmados que esta plataforma técnica abra as portas para nós, em estudos futuros, para criar uma gama diversificada de fábricas sintéticas para envolver várias enzimas e moléculas para funções personalizadas. "

p Primeiro autor, Ph.D. estudante Tianpei Li, disse:"Devido às mudanças climáticas, há uma necessidade premente de reduzir a emissão de dióxido de carbono pela queima de combustíveis fósseis. Nosso estudo abre caminho para a engenharia de nanorreatores baseados em concha de carboxissomo para recrutar enzimas específicas e abre a porta para novas possibilidades de desenvolvimento sustentável, bioenergia limpa. "