旨在改善可持续生物能源生产的新型蛋白质纳米生物反应器

利物浦大学的研究人员为可持续发展的清洁生物能源的未来发展开辟了新的可能性。这项发表在《自然通讯》上的研究表明，细菌蛋白的“笼子”如何可以重新编程为用于生产氢气的纳米级生物反应器。

羧基体是一种特殊的细菌细胞器，将必需的CO 2固定酶Rubisco封装到病毒样蛋白壳中。天然设计的结构，半透性和羧基体的催化改进启发了新型纳米材料的合理设计和工程设计，以便将不同的酶掺入壳中以增强催化性能。

该研究的第一步涉及研究人员将特定的遗传元件安装到工业细菌大肠杆菌中，以产生空的羧基体壳。他们进一步确定了一个小的“连接子”，称为封装肽，能够将外部蛋白质导入外壳。

极端氧氢化(催化的生成和氢的转化酶)的敏感字符是一个长期存在的问题产氢细菌中，所以团队开发的方法掺入催化活性氢化到空壳。

项目负责人，系统，分子和整合生物学研究所微生物生物能学和生物工程学教授刘宁教授说：“我们新设计的生物反应器是对氧敏感酶的理想选择，标志着朝着开发和生产迈出的重要一步一个用于制氢的生物工厂。”

研究人员与大学材料创新工厂(MIF)的Andy Cooper教授合作，然后测试了细菌细胞和生物化学分离的纳米生物反应器的产氢活性。与没有外壳封装的酶相比，纳米生物反应器的产氢效率提高了约550%，并且对氧气的耐受性更高。

刘教授说：“我们研究的下一步是回答如何进一步稳定封装系统并提高产量。” “我们也为这个技术平台为我们打开大门，在将来的研究中，为创建各种合成工厂来封装各种酶和分子以实现定制功能而感到兴奋。”

第一作者，博士 李天培学生说：“由于气候变化，迫切需要减少燃烧化石燃料所产生的二氧化碳排放。我们的研究为工程化基于羧基壳的纳米反应器招募特定的酶铺平了道路，为开发可持续，清洁的生物能源的新可能性。”

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