Los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL, por sus siglas en inglés del Departamento de Energía de EE. UU. Descubrieron por sorpresa que una vía metabólica para absorber CO 2 existe y funciona en un microorganismo capaz de descomponer y fermentar la biomasa celulósica para producir biocombustibles, incluidos hidrógeno e hidrocarburos.
Clostridium thermocellum se encuentra entre las bacterias más eficientes en la conversión directa de materiales celulósicos en biocombustibles de hidrógeno e hidrocarburos. La mayoría de las bacterias que se alimentan de compuestos orgánicos de carbono, como glucosa o xilosa, liberan CO 2 como subproducto de desecho, disminuyendo la cantidad máxima de productos que el microorganismo puede producir por átomo de carbono medido como eficiencia de carbono.
Otros científicos han encontrado la adición de una forma de CO 2 , conocido como bicarbonato, en el medio que contiene la bacteria en realidad promueve el crecimiento de C. termocelda , sin embargo, sus detalles mecanicistas seguían siendo un enigma. Este crecimiento mejorado implicaba que la bacteria tenía la capacidad de usar CO 2 e incitó a los investigadores de NREL a investigar los fenómenos que mejoran el crecimiento de la bacteria.
"Nos tomó por sorpresa que este microbio puede recuperar parte del CO 2 liberado durante el crecimiento mientras consumen azúcares derivados de la biomasa celulósica ", dijo Katherine J. Chou, científica del personal del grupo de Fotobiología de NREL y coautora del nuevo artículo" CO 2 fijación del metabolismo de un carbono en una bacteria que degrada la celulosa Clostridium thermocellum . "La investigación se encuentra en el nuevo número de la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América.
Utilizando isótopos de carbono junto con análisis de espectrometría de masas, los investigadores pudieron rastrear cómo CO 2 ingresa a la célula, identifica las enzimas críticas para el CO 2 absorción y cómo CO 2 se incorpora a los productos descubriendo así una nueva ruta metabólica desconocida para la comunidad científica. Muchas especies de bacterias tienen la vía establecida para el CO 2 absorción, pero antes de la nueva investigación, la vía no estaba asociada con el papel de la asimilación de dióxido de carbono también conocido como CO 2 fijación.
La vía permite que la bacteria use ambos CO 2 y los carbonos orgánicos durante su crecimiento, lo cual es contraintuitivo porque es mucho más común que este tipo de organismo use uno y no el otro, especialmente en microbios heterotróficos.
los investigadores de NREL y sus colaboradores determinaron que agregar bicarbonato aumentaba la eficiencia de carbono aparente de C. termocelda del 65.7 por ciento al 75.5 por ciento. El hallazgo subraya la plasticidad metabólica del microbio y aumenta varias posibilidades sobre cómo la bacteria puede usar tanto los carbonos orgánicos como el CO 2 sin romper las reglas de la termodinámica en la conservación de energía. El descubrimiento también proporciona un cambio de paradigma en la comprensión fundamental del metabolismo del carbono en una bacteria que degrada la celulosa.
"Nuestros hallazgos allanan el camino para la ingeniería futura de la bacteria como una forma de mejorar la eficiencia del carbono y reducir la cantidad de CO 2 liberado en el medio ambiente ", dijo Chou. Con la eficiencia de carbono mejorada observada, este trabajo inspira investigaciones futuras para redirigir más electrones celulares en apoyo de una mayor producción de hidrógeno, un objetivo clave para la investigación financiada. Además de Chou, el equipo-autores de NREL son Wei Xiong, Lauren Magnusson, Lisa Warner y Pin-Ching Maness. Dos coautores del BioEnergy Science Center BESC son Paul Lin y James Liao de la Universidad de California, Los Ángeles, donde Chou obtuvo su Ph.D. En ingeniería química y biomolecular.
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Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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