Cientistas criam jeito melhor que o da natureza para ‘filtrar’ gás carbônico

Na natureza, plantas convertem dióxido de carbono (CO2) do ar em energia, mas pode existir uma maneira de filtrar gás carbônico mais facilmente.

No Instituto Max Planck, da Alemanha, cientistas desenvolvem uma via sintética eficiente. E ainda acham um jeito de implementá-la em bactérias vivas.

Situado na Alemanha, uma equipe de cientistas quebrou as fronteiras na busca por soluções inovadoras para o desafio global das mudanças climáticas.

Seu feito mais recente foi a criação de uma via sintética, batizada de ciclo THETA, que se revelou notavelmente mais eficaz na captura de dióxido de carbono do que os processos naturais.

O ciclo THETA é uma composição engenhosa de 17 biocatalisadores, resultando na produção de acetyl-CoA, uma molécula importante não apenas para a esfera dos biocombustíveis, mas também para uma variedade de aplicações em materiais e produtos farmacêuticos.

O laboratório foi palco de refinamentos no ciclo THETA, culminando na sua integração em bactérias E. coli por meio de uma abordagem modular em três etapas distintas.

Este processo de implementação gradual visa otimizar a eficiência e garantir uma adaptação harmoniosa ao ambiente bacteriano.

Via Olhar Digital

Objetivos

Contudo, a equipe de cientistas enxerga além dos sucessos alcançados até agora. O próximo capítulo envolve a integração completa dos módulos do ciclo THETA em uma única célula de E. coli.

Este passo crítico demandará uma sincronização complexa com o metabolismo natural da bactéria, desafiando os limites da engenharia biológica.

Os benefícios desse avanço são significativos. Ao instruir micróbios a produzir uma variedade de compostos valiosos de forma sustentável, o ciclo THETA abre portas para um futuro em que a síntese de acetyl-CoA torna-se uma ferramenta indispensável na busca por soluções ecologicamente conscientes.

A molécula em questão, qualificada como um “tijolinho” molecular, apresenta-se como um recurso fundamental para a produção sustentável de biocombustíveis e outros produtos de importância estratégica.

Importância

O projeto de filtrar gás carbônico é antigo. Afinal, a capacidade das plantas de transformar dióxido em energia para sustentar seu crescimento é popular na botânica.

E diante do aumento significativo de CO2 na atmosfera, não é surpreendente que os cientistas explorem esse processo como uma estratégia para controlar os níveis excessivos. Ao mesmo tempo, buscam a produção de combustíveis e outras moléculas valiosas.

O ciclo THETA é a solução encontrada para isso. Além de ser biocombustíveis, eles surgem como uma chave para a produção de uma variedade de materiais e produtos farmacêuticos.

Essa via sintética é meticulosamente construída em torno de duas enzimas de fixação de CO2: a crotonil-CoA carboxilase/reductase e a fosfoenolpiruvato carboxilase, ambas isoladas de bactérias.

Cada uma dessas enzimas demonstre uma eficiência mais de dez vezes superior na captura de dióxido de carbono em comparação com a enzima primária utilizada pelas plantas.

No entanto, a evolução não parece tê-las naturalmente combinado. Diante desse desafio, os cientistas assumiram o papel de emparelhá-las artificialmente, consolidando assim uma abordagem inovadora na manipulação e otimização desse processo biológico.

Detalhes da pesquisa

Inicialmente, a equipe procedeu à construção do ciclo THETA em tubos de ensaio para verificar sua habilidade em capturar duas moléculas de CO2 do ar e convertê-las em uma molécula de acetyl-CoA.

Posteriormente, os pesquisadores empreenderam diversas rodadas de experimentos para otimizar o ciclo, alcançando um aumento impressionante de 100 vezes em seu rendimento.

Em seguida, deram início à incorporação do ciclo em células de E. coli, uma bactéria presente no intestino de animais e humanos.

No entanto, o processo compreende 17 etapas e é demasiadamente complexo para ser gerenciado por uma única célula. Por isso, a equipe optou por dividir o ciclo em três módulos distintos, os quais foram integrados nas células de E. coli.

Cada módulo apresentou um desempenho conforme as expectativas, conforme destacado pelo Instituto Max Planck. Os resultados dessa pesquisa estão na revista Nature Catalysis.

Via Freeppik

Quais os próximos passos para filtras gás carbônico?

A próxima etapa envolve a integração de todos os componentes em uma única célula.

Esse desafio demandará a sincronização meticulosa de cada etapa com o metabolismo natural da E. coli.

Apesar da complexidade envolvida, a equipe ressalta a importância crucial desse marco.

Eles acreditam que essa técnica tem o potencial de ser adaptada para instruir micróbios na produção de uma ampla gama de compostos valiosos.

O autor principal do estudo, Shanshan Luo, destaca a singularidade do ciclo. Ele salienta a presença de vários intermediários que desempenham papéis centrais no metabolismo da bactéria.

Essa sobreposição, segundo Luo, abre as portas para o desenvolvimento de uma abordagem modular em sua implementação, oferecendo uma perspectiva promissora para futuras aplicações e avanços na engenharia biológica.

Fonte: Olhar Digital

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