Illustration d'un carboxysome et d'enzymes. Crédit :Professeur Luning Liu
Des chercheurs de l'Université de Liverpool ont ouvert de nouvelles possibilités pour le développement futur de bioénergie propre. L'étude, Publié dans Communication Nature , montre comment les « cages » de protéines bactériennes peuvent être reprogrammées en bioréacteurs à l'échelle nanométrique pour la production d'hydrogène.
Le carboxysome est un organite bactérien spécialisé qui encapsule le CO essentiel
La première étape de l'étude impliquait des chercheurs d'installer des éléments génétiques spécifiques dans la bactérie industrielle E. coli pour produire des coquilles de carboxysome vides. Ils ont en outre identifié un petit "linker" - appelé peptide d'encapsulation - capable de diriger des protéines externes dans la coquille.
Le caractère extrêmement sensible à l'oxygène des hydrogénases (enzymes qui catalysent la génération et la conversion d'hydrogène) est un problème de longue date pour la production d'hydrogène chez les bactéries, l'équipe a donc développé des méthodes pour incorporer des hydrogénases catalytiquement actives dans la coquille vide.
Chef de projet Professeur Luning Liu, Professeur de Bioénergétique Microbienne et Bio-ingénierie à l'Institut des Systèmes, Biologie moléculaire et intégrative, a déclaré :« Notre bioréacteur nouvellement conçu est idéal pour les enzymes sensibles à l'oxygène, et marque une étape importante vers la possibilité de développer et de produire une bio-usine pour la production d'hydrogène."
En collaboration avec le professeur Andy Cooper de la Materials Innovation Factory (MIF) de l'Université, les chercheurs ont ensuite testé les activités de production d'hydrogène des cellules bactériennes et des nanobioréacteurs isolés biochimiquement. Le nanobioréacteur a obtenu une amélioration d'environ 550 % de l'efficacité de la production d'hydrogène et une plus grande tolérance à l'oxygène par rapport aux enzymes sans encapsulation de coque.
« La prochaine étape de nos recherches consiste à déterminer comment nous pouvons stabiliser davantage le système d'encapsulation et améliorer les rendements, " a déclaré le professeur Liu. " Nous sommes également ravis que cette plate-forme technique nous ouvre la porte, dans les études futures, pour créer une gamme diversifiée d'usines synthétiques pour encapsuler diverses enzymes et molécules pour des fonctions personnalisées."
Premier auteur, doctorat étudiant Tianpei Li, a déclaré :« En raison du changement climatique, il est urgent de réduire les émissions de dioxyde de carbone provenant de la combustion de combustibles fossiles. Notre étude ouvre la voie à l'ingénierie de nanoréacteurs à base de carboxysomes pour recruter des enzymes spécifiques et ouvre la porte à de nouvelles possibilités de développement durable, bioénergie propre."
