Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué

Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi biofuel dan kimia hijau, telah diuraikan. Hasil ini memobilisasi tim ilmuwan internasional, termasuk banyak peneliti Prancis dari CEA, CNRS, Inserm, École Polytechnique, universitas Grenoble Alpes, Paris-Saclay dan Aix Marseille, serta sinkrotron Eropa (ESRF) dan sinkrotron SOLEIL. . Studi ini dipublikasikan di Ilmu pada 9 April 2021.

Para peneliti menguraikan mekanisme kerja FAP (fotodekarboksilase asam lemak), yang secara alami ada dalam alga mikroskopis seperti Chlorella. Enzim tersebut telah diidentifikasi pada tahun 2017 karena mampu menggunakan energi cahaya untuk membentuk hidrokarbon dari asam lemak yang dihasilkan oleh mikroalga tersebut. Untuk mencapai hasil baru ini, tim peneliti menggunakan seperangkat alat eksperimental dan teoritis yang lengkap.

Memahami cara kerja FAP sangat penting karena fotoenzim ini membuka peluang baru untuk produksi biofuel yang berkelanjutan dari asam lemak yang diproduksi secara alami oleh organisme hidup. FAP juga sangat menjanjikan untuk menghasilkan senyawa bernilai tambah tinggi untuk bahan kimia, kosmetik dan farmasi.

Siklus enzim fotodekarboksilase asam lemak

Para peneliti menguraikan mekanisme kerja FAP (fotodekarboksilase asam lemak), yang secara alami ada dalam alga mikroskopis seperti Chlorella. (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigue

Selain itu, karena reaksi yang diinduksi cahaya, fotoenzim memberikan akses ke fenomena ultra cepat yang terjadi selama reaksi enzimatik. Oleh karena itu, FAP menawarkan kesempatan unik untuk memahami secara rinci reaksi kimia yang terjadi pada organisme hidup.

Lebih khusus lagi, dalam pekerjaan ini, para peneliti menunjukkan bahwa ketika FAP menerangi dan menyerap foton, sebuah elektron dikeluarkan dalam 300 pikodetik lemak. AC id diproduksi oleh alga. Asam lemak ini kemudian dipisahkan menjadi prekursor hidrokarbon dan karbon dioksida (CO2). Sebagian besar CO2 yang dihasilkan diubah dalam 100 nanodetik menjadi bikarbonat (HCO3-) di dalam enzim. Aktivitas ini menggunakan cahaya tetapi tidak menghalangi fotosintesis: molekul flavin di dalam FAP, yang menyerap foton, dibengkokkan. Konformasi ini menggeser spektrum absorpsi molekul menjadi merah, sehingga menggunakan foton yang tidak digunakan untuk aktivitas fotosintesis mikroalga.

Ini adalah interpretasi gabungan dari hasil berbagai pendekatan eksperimental dan teoritis oleh konsorsium internasional yang memberikan gambaran rinci skala atom FAP dalam pekerjaan tersebut. Studi multidisiplin ini menggabungkan pekerjaan bioteknologi, spektroskopi optik dan getaran, kristalografi statis dan kinetik yang dilakukan dengan sinkrotron atau laser elektron bebas sinar-X, serta perhitungan kimia kuantum.

Referensi: “Mekanisme dan dinamika fotodekarboksilase asam lemak” oleh D. Sorigué, K. Hadjidemetriou, S. Blangy, G. Gotthard, A. Bonvalet, N. Coquelle, P. Samire, A. Aleksandrov, L. Antonucci, A Benachir, S. Boutet, M. Byrdin, M. Cammarata, S. Carbajo, S. Cuiné, RB Doak, L. Foucar, A. Gorel, M. Grünbein, E. Hartmann, R. Hienerwadel, M. Hilpert, M Kloos, TJ Lane, B. Légeret, P. Legrand, Y. Li-Beisson, SLY Moulin, D. Nurizzo, G. Peltier, G. Schirò, RL Shoeman, M. Sliwa, X. Solinas, B. Zhuang, TRM Barends, J.-P. Colletier, M. Joffre, A. Royant, C. Berthomieu, M. Weik, T. Domratcheva, K. Brettel, MH Vos, I. Schlichting, P. Arnoux, P. Müller, dan F. Beisson, 9 April 2021 , Ilmu.
DOI: 10.1126 / science.abd5687

Studi ini memiliki kolaborasi yang kuat antara peneliti Prancis dari Institute of Biosciences and Biotechnologies of Aix-Marseille (CEA / CNRS / University of Aix-Marseille), Institute of Structural Biology (CEA / CNRS / University of Grenoble-Alps), the Laboratorium Optik dan Biosains (CNRS / École Polytechnique-Institut Polytechnique de Paris / Inserm), Laboratorium Spektroskopi Lanjutan untuk Interaksi, Reaktivitas dan Lingkungan (CNRS / University of Lille), Institute for Integrative Biology of the Cell (CEA / CNRS / Paris -Saclay) University), synchrotron SOLEIL dan juga Synchrotron Eropa (ESRF) dan Laue Langevin Institute (ILL), dua instrumen utama Eropa yang berbasis di Grenoble, Prancis. Ia menerima dana dari Badan Riset Nasional Prancis. Peneliti dari Max Planck Institute di Heidelberg (Jerman), Moscow State University (Rusia) dan SLAC National Accelerator Laboratory (AS) juga berpartisipasi dalam penelitian ini.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Alat-alat baru dibutuhkan untuk mencegah pandemi penyakit tanaman

Mengamati penyakit tanaman dapat mengungkapkan keamanan pangan. Penyakit tanaman tidak berhenti di perbatasan negara, dan kilometer lautan juga tidak mencegah penyebarannya. Itulah mengapa pengawasan...

Ilmuwan Menjelajahi Tesla Roads Jangan Ambil – Dan Temukan Kekuatan Baru Berguna dalam Penemuan Centennial

Foto eksposur ganda Nikola Tesla pada bulan Desember 1899 duduk di laboratoriumnya di Colorado Springs di sebelah kaca pembesar generator tegangan tinggi sementara mesin...

Untuk Mempercepat Akses, Mikroskopi yang Sangat Dapat Diputar Meninggalkan “Di Bawah Kisi”

Contoh desain ubin yang digunakan pada ulat percobaan C. elegans. Mesin non-grid memberi model fleksibilitas sementara untuk dengan cepat memasuki lingkungan yang menyenangkan....

Lingkar Kuno Munculnya Tektonik Lempeng Data 3,6 Miliar Tahun Lalu – Peristiwa Penting untuk Memperkaya Kehidupan Bumi

Zirkonia yang dipelajari oleh tim peneliti, difoto menggunakan katodoluminesensi, memungkinkan tim untuk melihat bagian dalam kristal menggunakan mikroskop elektron khusus. Lingkar zirkon adalah...

Bisakah kita mengurangi kecanduan opioid? [Video]

Pada 2017, jutaan orang di seluruh dunia kecanduan opioid dan 115.000 meninggal karena overdosis. Opioid adalah obat penghilang rasa sakit paling manjur yang kita miliki,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.