Chuyển hóa nhân tạo biến CO2 thành các hóa chất công nghiệp hữu ích

Các nhà nghiên cứu từ Đại học Northwestern và Stanford đã phát triển một hệ thống chuyển hóa hoàn toàn nhân tạo, không có tế bào gọi là Đường Dẫn Formate Khử (Reductive Formate Pathway - ReForm) chuyển đổi formate—được tạo ra từ CO₂ thu giữ—thành acetyl-CoA, một chất chuyển hóa quan trọng được tất cả các tế bào sống sử dụng. Con đường tổng hợp này không tồn tại trong tự nhiên và hoạt động ngoài các sinh vật sống, cho phép kiểm soát chính xác nồng độ enzyme và điều kiện phản ứng. Như một minh chứng, nhóm nghiên cứu đã chuyển đổi acetyl-CoA thành malate, một hợp chất có giá trị thương mại được sử dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm và nhựa phân hủy sinh học. Hệ thống cũng chấp nhận các nguồn carbon một nguyên tử khác như formaldehyde và methanol, thể hiện tính đa dạng trong việc sử dụng nguồn carbon. Sự đổi mới nằm ở việc thiết kế các enzyme có khả năng xúc tác các phản ứng chưa từng được quan sát trong sinh học. Sử dụng sinh học tổng hợp không tế bào, các nhà nghiên cứu đã nhanh chóng sàng lọc hơn 3.000 biến thể enzyme để xác định những enzyme hoạt động tối ưu, cho phép họ thiết kế một con đường với năm enzyme được thiết kế thực hiện sáu bước phản ứng. Phương pháp này vượt qua những giới hạn sinh học đã cản trở hiệu quả.