乙酰辅酶A合成酶/一氧化碳脱氢酶的EPR研究

来源于厌氧微生物的乙酰辅酶A合成酶/一氧化碳脱氢酶(ACS/CODH)含有金属Ni和Fe所组成的多达7个金属簇中心,能够催化CO和CO2的可逆氧化还原,并利用CO/CO2和H2作为碳源和能源合成乙酰辅酶A.近年来,随着全球能源危机和温室效应等环境问题的加重,这类金属蛋白酶的研究日益成为人们关注的热点.电子顺磁共振光谱(EPR)作为一种研究金属价态和配位结构的有效技术,从20世纪80年代开始便被广泛地应用到该酶的研究中.该文将从ACS/CODH的各个金属簇中心入手,介绍每个金属中心的结构、功能和EPR研究.

电能辅助二氧化碳生物转化

CO_(2)排放带来全球性气候变化问题,为此世界各国纷纷采取了一系列减排固碳措施。我国于2020年提出“碳达峰,碳中和”发展目标,推进固碳技术发展迫在眉睫。受益于近年来合成生物学领域的迅猛发展,基于酶或微生物催化的CO_(2)生物转化研究在酶元件、途径和系统的人工设计改造等方面取得一系列重要进展,典型产物代表有燃料、氨基酸、淀粉、单细胞蛋白、生物塑料及其他多种生化产品。为此,CO_(2)也被认为是第三代生物原料。CO_(2)转化的关键在于外加能量活化CO_(2)分子,相比于光能、热能和化学能等,电能在成本投入和小型便捷方面优势突出,因此更受科学界和产业界青睐。CO_(2)生物转化利用电能分为两种方式,即生物直接利用电能固定CO_(2)和利用电能间接辅助CO_(2)生物转化[包括电催化CO_(2)还原、电再生辅因子(如NADH)、电解水制氢]。本文全面介绍了这两种方法在CO_(2)生物转化方面的研究进展,分析了可能的固碳机制,并讨论了不同方法的优点和缺点。此外,还提出了合成生物技术应对低效CO_(2)生物转化时的可能策略如挖掘高活性固碳酶、酶工程改造提高酶与电极之间的电子传递效率、代谢工程改造丰富固碳微生物的产物种类和提高固碳效率等,以期相关研究能真正走向实际应用,助力我国双碳目标的实现。

镍酶及其模型化合物的研究

本文介绍 5种镍酶即尿酶、镍氢化酶、一氧化碳脱氢酶 /乙酰辅酶 A合成酶、甲基辅酶 M还原酶和超氧化歧化酶的结构和功能及其模型化合物的最新研究进展。