Биологи научились создавать сложные молекулы с помощью электричества
Группа немецких ученых разработала совершенно новый способ производства богатых энергией сложных молекул при помощи особого метаболического пути и электричества. Описанный в исследовании метод позволяет создавать молекулы для хранения энергии и информации — от белков и нуклеиновых кислот до крахмала и гликогена. Подобная технология может положить начало новому подходу к устойчивой, климатически нейтральной биоэкономике.
В последнее время проблема изменения климата становится все более популярной, а для ее решения ученые и политики все чаще обращаются к возобновляемым источникам энергии. В этой связи в первую очередь обычно упоминают добычу энергии с помощью солнечных панелей и ветрогенераторов. Однако одной из основных проблем в достижении так называемого углерод-нейтрального общества остается хранение и последующее использование накопленной чистой электроэнергии.
Свою альтернативу стандартным системам хранения электроэнергии — батареям и аккумуляторам — предложила команда ученых под руководством специалистов из Института наземной микробиологии имени Макса Планка в Марбурге (Германия). Исследователи разработали искусственный метаболический путь, использующий электричество для производства аденозинтрифосфата (АТФ) — высокоэнергетической биомолекулы, которую затем можно использовать для образования богатых энергией химических соединений, таких как крахмал или гликоген.
Растения и животные используют эти биополимеры для запасания энергии в организме, поэтому ученые предложили их в качестве альтернативного способа хранения электроэнергии. Метаболический путь, приводящий к синтезу АТФ при помощи электричества и названный авторами работы «циклом ААА», образован всего четырьмя биокатализаторами. Первый и основной фермент, альдегидферредоксиноксидоредуктаза (АОР), снимая электрон с катода, восстанавливает рабочую молекулу пропионата, которая затем участвует еще в трех реакциях, прежде чем возвращается в исходное состояние.
Фермент АОP открыли при изучении генома малоизвестной протеобактерии Aromatoleum aromaticum. Изначально этот микроорганизм привлек интерес ученых из-за своей способности к разложению нефти в бескислородных условиях. В отличие от похожих ферментов других организмов, выбранный АОР обладает высокой активностью при комнатной температуре и относительно стабилен при контакте с кислородсодержащей атмосферой (период полураспада — более часа).
«Никогда ранее не было возможности проводить АТФ-зависимые биохимические реакции с помощью электричества. Цикл ААА теперь может напрямую преобразовывать электрическую энергию в биохимическую. Это позволит синтезировать богатые энергией ценные ресурсы, такие как крахмал, биотопливо или белки, из простых клеточных строительных блоков, а в будущем даже из углекислого газа. Возможно, даже можно будет использовать биологические молекулы для хранения электрической энергии», — пояснил Тобиас Эрб (Tobias Erb), директор Института наземной микробиологии имени Макса Планка и последний соавтор статьи.
Используя цикл ААА, команда исследователей показала возможность синтеза не только молекулы АТФ, но и глюкозо-6-фосфата — важного строительного блока крахмала и гликогена. Более того, разработанный метаболический путь позволил поддерживать энергозатратные процессы синтеза РНК (транскрипцию) и белков (трансляцию), требующие непрерывного поступления АТФ.
Тем не менее ученым предстоит провести множество исследований, прежде чем их идею можно будет задействовать в практических приложениях. Ферментам все еще не хватает стабильности, и они разрушаются под воздействием кислорода, поэтому сегодня преобразуется лишь небольшое количество энергии.
Подробное описание исследования изложено в статье, опубликованной в журнале Joule.
Telegram 
Дзен 
VK Результаты нового исследования показали, что у некоторых пациентов с язвенным колитом или болезнью Крона в крови присутствуют антитела к белку, регулирующему воспаление. В то же время, эти люди являются носителями варианта гена, связанного с тяжелой формой заболевания. Это открытие дает надежду на появление эффективных методов лечения для этой группы пациентов.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Сам факт того, что после распада Западной Римской империи возникали новые государства, историкам известен давно. Нет сомнений в существовании королевств готов, франков, лангобардов и других постримских политических образований. Авторы нового исследования сосредоточились на более сложном вопросе. Они попытались выяснить, как именно происходило формирование таких обществ на уровне отдельных людей, семей и общин. Впервые благодаря сочетанию генетических и археологических данных исследователи смогли реконструировать развитие одного постримского политического общества, которое располагалось на территории Паннонии.
Физикам долго не удавалось применить фазовый контраст в электронной микроскопии. Оказалось, что нужно было прекратить искать подходящее вещество для фазовой пластины и обратить внимание на лазеры.
Ученые с высокой точностью измерили ключевые параметры нейтринных осцилляций — угол смешивания θ₁₂ и разность квадратов масс нейтрино. Результаты верифицировали несколькими методами.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии