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绿色化学与生物燃料:一种关键光酶的解密机制

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妙手带夫 楼主
发布于 2021-05-12 12:03
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Green chemistry and biofuel: the mechanism of a key photoenzyme decrypted

用于生产生物燃料和绿色化学的酶FAP的功能已经被解密。这一结果动员了一个国际科学家团队,包括许多来自CEA、CNRS、Inserm、École Polytechnique、格勒诺布尔阿尔卑斯大学、巴黎萨克莱大学和Aix马赛大学的法国研究人员,以及欧洲同步加速器(ESRF)和SOLEIL同步加速器。该研究发表于 科学2021年4月9日。

研究人员破解了FAP(脂肪酸光脱羧酶)的运作机制,这种酶自然存在于小球藻等微型藻类中。这种酶在2017年被鉴定为能够利用光能从这些微藻产生的脂肪酸中生成碳氢化合物。为了实现这一新结果,研究团队使用了一个完整的实验和理论工具包。

了解FAP是如何工作的是必要的,因为这种光酶打开了一个新的机会,从生物有机体自然产生的脂肪酸可持续地生产生物燃料。FAP在精细化学、化妆品和制药领域的高附加值化合物生产方面也很有前景。

此外,由于它们的光诱导反应,光酶可以获得在酶反应中发生的超快速现象。因此,FAP提供了一个独特的机会来详细了解发生在生物体内的化学反应。

更具体地说,在这项工作中,研究人员显示,当FAP被照亮并吸收光子时,一个电子在300皮秒内从藻类产生的脂肪酸中剥离出来。然后这种脂肪酸分解成碳氢化合物前体和二氧化碳(CO2)。大部分CO2然后在100纳秒内转化为碳酸氢盐(HCO3.-)在酶内。这种活动利用光,但并不妨碍光合作用:吸收光子的FAP内的黄素分子发生弯曲。这种构象使分子的吸收光谱转向了红色,因此它使用了微藻光合活动中没有使用的光子。

Green chemistry and biofuel: the mechanism of a key photoenzyme decrypted研究人员破解了FAP(脂肪酸光脱羧酶)的运作机制,这种酶自然存在于小球藻等微型藻类中。信贷:达米安Sorigue

国际联盟对各种实验和理论方法的结果进行了综合解释,得出了FAP工作中详细的原子规模的图片。这项多学科的研究结合了生物工程、光学和振动光谱、静态和动力学晶体学与同步加速器或x射线自由电子激光器,以及量子化学计算。


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