倫敦國(guó)王學(xué)院的科學(xué)家重建了乙酰輔酶 A 合酶的活性位點(diǎn),乙酰輔酶 A 合酶是一種參與從大氣中捕獲碳的酶。這項(xiàng)研究與倫敦帝國(guó)理工學(xué)院合作進(jìn)行,加深了我們對(duì)這種重要酶的了解,并為從大氣中捕獲二氧化碳以應(yīng)對(duì)氣候變化提供了一種潛在的新解決方案。
在化學(xué)系的 Rebecca Musgrave 博士和倫敦大學(xué)學(xué)院的 Daniel Wilson 博士的帶領(lǐng)下,研究小組成功重建了乙酰輔酶 A 合酶 (ACS)的活性位點(diǎn),即發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的位點(diǎn)。
ACS 將 CO2轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶 A——一種生物體必需的分子。他們的研究成果發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上。
ACS 最出名的作用是它在乙酸循環(huán)或克雷布斯循環(huán)中的作用——這是生物體內(nèi)的一系列化學(xué)反應(yīng),其中乙酸被氧化產(chǎn)生能量。因此,它對(duì)于儲(chǔ)存和釋放能量以及從大氣中捕獲二氧化碳并將其儲(chǔ)存為碳至關(guān)重要。
該團(tuán)隊(duì)的新模型能夠在實(shí)驗(yàn)室中復(fù)制這種化學(xué)反應(yīng),捕獲大氣中的碳并將其儲(chǔ)存為乙酰輔酶 A。
酶是一種蛋白質(zhì),能加速化學(xué)反應(yīng),起到生物催化劑的作用。因此,酶在自然界(包括人類(lèi)生物學(xué))中發(fā)揮著重要作用。
酶產(chǎn)生的化學(xué)途徑經(jīng)過(guò)數(shù)十億年的發(fā)展,已經(jīng)發(fā)展成為龐大而復(fù)雜的生物系統(tǒng),因此在實(shí)驗(yàn)室中研究和復(fù)制非常具有挑戰(zhàn)性??茖W(xué)家經(jīng)常在實(shí)驗(yàn)室中重新創(chuàng)建更小的分子版本的酶——“活性位點(diǎn)”的模型,以對(duì)其進(jìn)行研究。
ACS 酶存在于細(xì)菌和一些單細(xì)胞生物中,無(wú)需氧氣即可發(fā)揮作用,利用二氧化碳和氫氣構(gòu)建復(fù)雜的有機(jī)分子。雖然有人嘗試在實(shí)驗(yàn)室中模擬這種酶的活性位點(diǎn),但他們無(wú)法準(zhǔn)確復(fù)制活性位點(diǎn)的形狀和電子環(huán)境來(lái)捕獲碳。
倫敦大學(xué)學(xué)院首席研究員丹尼爾·威爾遜博士表示:“幾十年來(lái),科學(xué)家們一直在研究 ACS 酶,但一直很難解釋在酶活性位點(diǎn)產(chǎn)生乙酰輔酶 A 的機(jī)制。在我們的研究中,我們報(bào)告了一個(gè)活性位點(diǎn)模型——一個(gè)具有兩個(gè)鎳原子的分子簇——它模仿了 ACS 酶活性位點(diǎn)的形狀和大小,非常相似。
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