A new-to-nature carboxylation module to improve natural and synthetic CO2 fixation
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Le résumé fourni par la source
Abstract The capture of CO 2 by carboxylases is key to sustainable biocatalysis and a carbon-neutral bio-economy, yet currently limited to few naturally existing enzymes. Here, we developed glycolyl-CoA carboxylase (GCC), a new-to-nature enzyme, by combining rational design, high-throughput microfluidics and microplate screens. During this process, GCC’s catalytic efficiency improved by three orders of magnitude to match the properties of natural CO 2 -fixing enzymes. We verified our active-site redesign with an atomic-resolution, 1.96-Å cryo-electron microscopy structure and engineered two more enzymes that, together with GCC, form a carboxylation module for the conversion of glycolate (C 2 ) to glycerate (C 3 ). We demonstrate how this module can be interfaced with natural photorespiration, ethylene glycol conversion and synthetic CO 2 fixation. Based on stoichiometrical calculations, GCC is predicted to increase the carbon efficiency of all of these processes by up to 150% while reducing their theoretical energy demand, showcasing how expanding the solution space of natural metabolism provides new opportunities for biotechnology and agriculture.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- A new-to-nature carboxylation module to improve natural and synthetic CO2 fixation
- Date Crossref
- 04/01/2021
- Éditeur
- Springer Science and Business Media LLC
- Type
- journal-article
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Où se fait cette recherche
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Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Centre National de la Recherche Scientifique pays non établi dans la noticeOrganisme public
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Université de Bordeaux pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Center for Research in Psychopathology and Clinical Psychology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Centre de recherche Paul Pascal pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Philipps University of Marburg LOEWE Center for Synthetic Microbiology (SYNMIKRO) pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Loewe Center for Synthetic Microbiology pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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Max Planck Institute of Biochemistry CryoEM Facility pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology pays non établi dans la noticeStructure de recherche
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Institut Universitaire de France pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
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University of Bordeaux pays non établi dans la noticeUniversité ou école supérieure
Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, Centre National de la Recherche Scientifique et Université de Bordeaux, avec 8 autres affiliations.
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