МЕХАНИЗМЫ АВТОТРОФНОЙ ФИКСАЦИИ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА У ПРОКАРИОТ Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE

"STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_

МЕХАНИЗМЫ АВТОТРОФНОЙ ФИКСАЦИИ ДВУОКИСИ

УГЛЕРОДА У ПРОКАРИОТ

Черных Н.А.

ФИЦ Биотехнологии РАН, Москва, Россия https://doi.org/10.5281/zenodo.13827605

Жизнь на нашей планете невозможна без способности автотрофных организмов ассимилировать неорганический углерод, тем самым создавая клеточный материал из синтезированных de novo органических соединений. Благодаря интенсивным исследованиям, на сегодняшний день известно уже восемь автотрофных механизмов ассимиляции неорганического углерода: 1-цикл Кальвина-Бенсона-Бэсшема( CBB); 2-восстановительный путь ацетил-КоА-синтазы (Вуда-Льюнгдаля, WL); 3 -восстановительный цикл трикарбоновых кислот (rTCA); 4- бицикл, 3-гидроксипропионата(З-НР); 5- цикл 3-гидроксипропионата/4-гидроксибутирата (3-HP/4-HB); 6- дикарбоксилатный/4-гидроксибутиратный цикл (DC/4-HB); 7- обратный цикл трикарбоновых кислот (roTCA) и недавно открытый - восьмой - восстановительный глициновый путь. Семь из этих восьми механизмов функционируют исключительно у прокариот. В настоящем сообщении мы собираемся рассказать о путях автотрофной ассимиляции СО2 у бактерии филумов Deinococcota, среди представителей которых ранее не были известны автотрофные организмы и филума Actinomycetota.

Кроме того, автотрофы могут быть основой некоторых биотехнологий. Так, например, технологии получения биотоплива 3 -го поколения базируются на фотоавтотрофных организмах. Это связано в первую очередь с тем, что источники углерода и энергии для таких технологий практически бесплатны - СО2 из воздуха и солнечный свет. При этом свет является лимитирующим фактором для масштабирования процесса (Nozzi et al., 2013), что делает привлекательным исследование процессов, идущих без использования видимого света, и оставляет пространство возможностей использования хемотрофов. Помимо биотоплива, автотрофы могут быть использованы в синтезе соединений с высокой добавленной стоимостью. Так, например, есть работа, описывающая использования ферментов 3-гидроксипропионат-4-гидроксибутиратного пути экстремально термофильной археи Metallosphaera sedula для фиксации СО2 в 3-гидроксипропионат -соединение, крайне востребованное для производства акриловой кислоты , акриламида и 1, 3-пропандиола (Keller et al., 2013).

Nozzi M.E.., Oliver J.W.K.., Atsumi S. (2013) Cyanobacteria as a platform for biofuel production. Front. In Bioeng. And Biotech. 1: article 7. doi: 10.3389/fbioe.2013.00007.

Keller M.W., Schut G.J., Lipscomb G.L., Menon A.L., Iwuchukwu I.J., Leuko T.T., Thorgersen M.P., Nixon W.J., Hawkins A.S., Kelly R.M., Adams M.W. (2013) Exploiting microbial Hyper thermophilicity to produce an industrial chemical, using hydrogen and carbon dioxide. Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. 110(15):5840-5. doi: 10.1073/pnas.1222607110.