马克斯·普朗克学会 在无氧条件下获得的CODH/ACS晶体
棕色来自蛋白质所含的天然金属
学分:马克斯·普朗克海洋微生物研究所
瓦格纳 许多工业部门的废气主要含有一氧化碳和二氧化碳
如今，这些气体被简单地吹入我们的大气层，但这种情况可能很快就会改变
这个想法是利用细菌的力量将有毒的废气转化为有价值的化合物，如乙酸盐或乙醇
这些后来可以用作生物燃料或合成材料的基本化合物
第一批实际规模的试验工厂已经在评估中，在工业规模上使用这种转化，这些过程的明星是吞噬一氧化碳、二氧化碳和二氢的细菌，其中梭状芽孢杆菌是最受欢迎的
马克斯·普朗克海洋微生物研究所微生物新陈代谢小组组长特里斯坦·瓦格纳说:“在这种微生物中，用来进行气体转化的新陈代谢主线得到了表征。”
“但是在分子水平上仍然有很多问号
“不来梅科学家关注的焦点:有毒的一氧化碳是如何被酶以如此惊人的效率处理的？ 水晶大惊喜 一氧化碳转化的分子水平知识来源于对高沼虾的研究
这是一种方便且研究充分的海洋模式生物，但与自产乙醇梭菌不同，它对废气的解毒能力较差
这两种细菌使用相同的酶来转化一氧化碳:一氧化碳脱氢酶/乙酰辅酶a合酶，简称CODH/ACS
这是一种非常常见的酶，在地球的原始时代就已经存在
瓦格纳说:“由于两个物种使用相同的酶来转化一氧化碳，我们希望看到完全相同的结构，最终只有微小的差异。”
为了他们的研究，瓦格纳和他的同事奥利弗
勒麦尔正在研究自产乙醇梭状芽孢杆菌，以了解它如何在生命热力学中茁壮成长，使用类似于第一生命形式的新陈代谢
Olivier N
勒麦尔在无氧条件下培养细菌并纯化其CODH/ACS，这对酶是有害的
两位科学家使用结晶法获得了酶CODH/ACS的晶体，并通过x光结晶学确定了蛋白质的三维结构
“当我们看到结果时，我们简直不敢相信自己的眼睛，”瓦格纳说
“来自自产乙醇梭菌的CODH-ACS界面与高沼虾热cetica的模型截然不同，尽管它是相同的酶和相似的细菌
" 图表显示了CODH/ACS复合物的双向性
自动产乙醇菌(橙色的CODH和紫色的ACS)
在化能自养的条件下，这种酶可以将二氧化碳转化为一氧化碳，封存在气体通道(顶部)
一氧化碳将被转化为乙酰辅酶a，这是细胞的组成部分，用于获取细胞能量和构建细胞物质
在气体转化过程中，由工业活动释放的一氧化碳可以被一氧化碳/碳氢化合物系统(底部)非常有效地利用
它被众多的气体通道捕获，并同时产生乙酰辅酶a和化学能，使细胞能够从一氧化碳中获得生命
信用:O
勒梅尔和T
瓦格纳
使用的非版权图像来自美国国家海洋与大气管理局(NOAA)和Pexel照片库(黑吸烟者；美国国家海洋和大气管理局海洋勘探和研究办公室，2016年马里亚纳群岛深水勘探；克里斯·勒布迪利尔的工厂摄影 相同的成分，不同的建筑 之后，两位研究人员进行了进一步的实验，以证明第一个结构不是人工制品，而是生物现实
随后的实验证实了初始模型
因此，这一发现清楚地证明了以前的假设是错误的，即酶CODH/ACS总是具有相同的整体结构
奥利维尔·N解释说:“穆尔勒菌的酶呈线形。”
勒梅尔是这项研究的第一作者，这项研究最近发表在科学杂志《BBA生物能学》上
“在穆尔勒氏嗜热菌中，这种酶在CODH中产生一氧化碳，并用于ACS
在它们之间，它被捕获并通过一个密封的气体通道
ACS最终将合成乙酰辅酶a，一种进一步加工成乙酸盐和乙醇的建筑材料
细胞的其余部分看不到任何一氧化碳
" 但是自产乙醇梭菌直接吸收一氧化碳
“在自产乙醇梭菌中，CODH/ACS酶不仅有一个开口，而且有几个开口
通过这种方式，它可以收集尽可能多的一氧化碳，并将其导入一个双向运行的完整隧道系统，”勒麦尔说
“这些结果表明，在这些细菌的进化过程中，内部气体通道发生了改变，从而形成了一个双向复合体，确保了一氧化碳向能量守恒和一氧化碳同化方向的高通量转化，成为主要的细胞动力装置
“在这个过程的最后，还会产生醋酸盐和乙醇，它们可以用来生产燃料
特里斯坦·瓦格纳说:“我们现在对这种非常高效和强健的酶有了一个大概的了解。”
“但我们的发现只是更进一步
除此之外，这种细菌如何生存并利用一氧化碳来满足其整个细胞的能量需求，仍然是一个悬而未决的问题
我们有一些假设，但我们仍处于开始阶段
为了理解一氧化碳转化为乙酸和乙醇的整个化学过程，需要进一步研究蛋白质
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