Scoperta rivoluzionaria: ciclo THETA, la svolta nella fissazione della CO2 nelle cellule viventi

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Un avvenimento scientifico promette di trasformare radicalmente la biologia sintetica e l’approccio alla crisi climatica. I ricercatori del Max-Planck-Institute for Terrestrial Microbiology hanno segnato un passo epocale verso la fissazione sintetica del biossido di carbonio (CO2) nelle cellule viventi attraverso la creazione di un innovativo ciclo biochimico sintetico noto come “ciclo THETA”. Questa scoperta rivoluzionaria ha portato alla conversione diretta della CO2 nel metabolita fondamentale Acetil-CoA.

L’importanza di questo risultato va oltre, rappresentando un notevole progresso nella creazione di percorsi di fissazione della CO2 sintetica all’interno delle cellule viventi. Lo studio è stato pubblicato su Nature Catalysis e l’implementazione del ciclo THETA nel batterio E.coli, diviso in tre moduli, ha aperto nuove strade per la cattura e la conversione della CO2, fattori cruciali nell’affrontare l’emergenza climatica.

La biologia sintetica offre straordinarie opportunità nel progettare percorsi di fissazione della CO2 più efficienti rispetto a quelli naturali. Il ciclo THETA, basato su 17 biocatalizzatori e sfruttando i due enzimi di fissazione della CO2 più veloci conosciuti, supera di oltre 10 volte l’efficienza di RubisCO, l’enzima presente nei cloroplasti.

Questo ciclo innovativo converte direttamente due molecole di CO2 in un Acetil-CoA per ciclo. Quest’ultimo, essendo un blocco costruttivo per una vasta gamma di biomolecole vitali, mostra un’enorme potenzialità nelle applicazioni biotecnologiche, dalla produzione di biocarburanti ai farmaceutici. Grazie all’ottimizzazione guidata dall’apprendimento automatico, i ricercatori hanno migliorato la resa di Acetil-CoA di un fattore 100, dimostrando la funzionalità del ciclo in provetta e aprendo la strada per la sua applicazione pratica.

Tuttavia, nonostante il successo dei tre moduli del ciclo THETA in E. coli, chiudere completamente il ciclo per consentire a questo batterio di crescere esclusivamente con CO2 rimane una sfida. Tobias Erb, a capo del gruppo di ricerca, sottolinea l’importanza di questa innovazione per la biologia sintetica, indicando che l’implementazione modulare del ciclo in E. coli rappresenta solo l’inizio di nuovi percorsi complessi di fissazione della CO2 nelle fabbriche cellulari.

La prospettiva di riprogrammare il metabolismo cellulare per creare un sistema operativo autotrofico sintetico rappresenta un traguardo significativo per l’avanzamento della biologia sintetica e della lotta contro la crisi climatica.

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