Исследователи из Стэнфордского университета и Северо-Западного университета США (NWU) разработали биокатализатор на основе комплекса из шести ферментов, который преобразует углекислый газ в ацетил-коэнзим А — ключевое эфирное соединение, широко используемое в биохимических процессах и промышленном синтезе органических веществ.
По словам профессора Стэнфордского университета Майкла Джуэтта, новая платформа позволяет работать не только с CO₂, но и с другими простыми углеродными соединениями — метанолом, муравьиной кислотой и формальдегидом. «Мы уверены в том, что подобные гибридные технологии проложат дорогу к высокоэффективной декарбонизированной экономике», — отметил учёный.
Зачем превращать углекислый газ в органику?
Научные группы по всему миру активно ищут способы изымать CO₂ из атмосферы и преобразовывать его в полезные продукты — топливо или химическое сырьё. Это один из механизмов борьбы с глобальным потеплением: даже при полном прекращении выбросов парниковых газов достижение целей Парижского соглашения по климату маловероятно без активного удаления углекислого газа.
Один из перспективных путей — превращение CO₂ в муравьиную кислоту. Этот процесс технологически несложен: углекислый газ пропускается через воду с применением электричества. Однако дальнейшее использование формиатов (солей муравьиной кислоты) тормозится тем, что они не усваиваются большинством бактерий и архей — микроорганизмы попросту не способны их «переваривать».
Как работает новый катализатор
Для решения проблемы американские учёные изучили взаимодействие формиатов с примерно 3 тысячами различных ферментов, производимых бактериями из рода Erythrobacter и другими микроорганизмами. В результате была выстроена искусственная цепочка из шести разнородных ферментов, способная превращать соли муравьиной кислоты в гликольальдегид, а затем — в ацетил-коэнзим А.
Ключевая особенность разработки: аналогов такой цепочки реакций в природе не существует. Часть ферментов была серьёзно модифицирована для повышения эффективности биокатализатора. Благодаря этому система стала «всеядной» и гибко конфигурируемой: она способна превращать углекислый газ не только в ацетил-коэнзим А, но и в яблочную кислоту, а также другие ценные химикаты, медицинские препараты и пищевые добавки.
Учёные подчеркивают, что новая платформа открывает путь к созданию технологий, позволяющих использовать атмосферный CO₂ как сырьё для производства широкого спектра органических соединений — шаг к экономике с низким углеродным следом.