利物浦大学的研究人员为未来可持续的、清洁的生物能源的发展开启了新的可能性。这项发表在《自然通讯》上的研究展示了细菌蛋白“笼子”是如何被重新编程为纳米级的产氢生物反应器的。

 

羧基是一种特殊的细菌细胞器，杏耀主管它将必需的co2固定酶Rubisco包裹在病毒样蛋白壳内。自然设计的结构、半渗透性和羧基的催化改进激发了新型纳米材料的合理设计和工程设计，将不同的酶加入到外壳中以提高催化性能。

 

研究的第一步是研究人员在工业大肠杆菌中植入特定的基因元件，从而产生空的羧基壳。他们进一步鉴定了一种叫做封装肽的小“连接物”，它能够将外部蛋白质引导到外壳中。

 

氢酶(催化氢的生成和转化的酶)的极端氧敏感特性是细菌生产氢的长期问题，因此该团队开发了将催化活性氢化酶加入到空壳中的方法。

 

系统、分子和综合生物学研究所的微生物生物能学和生物工程教授刘鲁宁教授说:“我们新设计的生物反应器对于氧敏感酶来说是理想的，它标志着朝着能够开发和生产产氢生物工厂的方向迈出了重要的一步。”

 

在与该校材料创新工厂(MIF)的Andy Cooper教授的合作中，杏耀注册研究人员随后测试了细菌细胞和生物化学分离的纳米生物反应器的产氢活动。与不带壳包封的酶相比，纳米生物反应器的产氢效率提高了约550%，且具有更强的耐氧性。

 

刘教授说:“我们研究的下一步是解决如何进一步稳定封装系统和提高产量的问题。”“我们也很兴奋，这个技术平台为我们打开了一扇门，在未来的研究中，创建各种各样的合成工厂， 杏耀手机客户端 ，为定制功能封装各种酶和分子。”

 

第一作者，博士生李天培说:“由于气候变化，迫切需要减少化石燃料燃烧产生的二氧化碳排放。我们的研究为羧基壳基纳米反应器的工程开发开辟了道路，以招募特定的酶，并为开发可持续的、清洁的生物能源打开了新的可能性。”