Broeikasgas

Een ‘papje’ van 17 enzymen verslaat planten en bacteriën bij het vastleggen van CO2

Kooldioxide (CO2) uit de lucht omzetten in nuttige producten. Planten en bacteriën doen dit al honderden miljoenen jaren in een proces dat fotosynthese heet. Voor het eerst zijn synthetisch biologen hier nu ook in geslaagd. In een bak chemicaliën met 17 enzymen afkomstig van negen organismen wordt kooldioxide omgezet in het organisch molecuul glyoxylaat. Daarvan zou de industrie veevoer, brandstoffen of kunststof kunnen maken. De snelheid en energie-efficiëntie waarmee het kooldioxide wordt omgezet is groter dan in planten. Duitse en Zwitserse onderzoekers publiceerden hun systeem vrijdag in Science.

De natuur kent zes manieren om kooldioxide uit de lucht om te zetten in nuttige organische moleculen, zoals glucose. De meest gebruikte manier is die via de zogenoemde Calvincyclus in planten, met RuBisCo als belangrijkste enzym. Maar dat werkt traag. Sommige bacteriën kunnen, met andere enzymen, CO2 sneller vastleggen.

De onderzoekers gebruikten als belangrijkste enzym in hun synthetische systeem een enzym genaamd ECR van een Streptomyces- bacterie. Verder gebruikten ze nog 14 enzymen van vijf andere bacteriesoorten, één enzym uit de zandraket en eentje van de mens. Van drie enzymen gebruikten ze niet de natuurlijke versie, maar door hen zelf verbeterde, snellere varianten.

Nu de onderzoekers hebben aangetoond dat kooldioxide synthetisch is vast te leggen, kunnen ze proberen de genen van de 17 enzymen in een fotosynthetische bacterie in te bouwen, die kooldioxide kan omzetten met zonlicht als energiebron. Maar volgens een commentaar in Science zal dit niet gemakkelijk worden. Er zijn geen fotosynthetische bacteriën bekend die zoveel glyoxylaat maken. Hindert de ophoping van het molecuul het functioneren van de bacterie? En wellicht interfereren de eigen enzymen van de bacterie met de ‘vreemde’ enzymen. Zodat de productie van glyoxylaat, en dus het vastleggen van kooldioxide, wordt gedwarsboomd.