Криоэлектронная микроскопия — расшифрован цикл реакции фермента для фиксации CO!⁠⁠

Учёные из Потсдамского и Берлинского университетов использовали современный метод — криоэлектронную микроскопию высокого разрешения — чтобы подробно изучить работу важного фермента CODH/ACS. Этот фермент помогает древним микроорганизмам превращать углекислый газ в полезные вещества, например, в молекулу ацетил-КоА, которая нужна для жизни.

До того, как Земля стала насыщена кислородом, на ней жили микроорганизмы, которые не нуждались в кислороде. Они использовали процесс, называемый анаэробной фиксацией углерода, чтобы получать энергию. Фермент CODH/ACS существует у таких организмов уже более 3,5 миллиардов лет и играет ключевую роль в их обмене веществ. Сегодня этот фермент важен и в некоторых современных экосистемах, например, в болотах или в кишечнике животных.

Внутри фермента есть специальные металлические части — кластеры из никеля и железа. Они помогают превращать углекислый газ в ацетил-КоА через несколько этапов, ускоряя химические реакции. Благодаря этому ферменту можно эффективно использовать углекислый газ, что очень интересно для создания биотоплива.

С помощью криоэлектронной микроскопии учёные смогли увидеть, как фермент меняет свою форму и как движутся разные части внутри него во время работы. Они получили изображения шести разных состояний фермента с очень высокой точностью — настолько, что можно было рассмотреть, как молекулы взаимодействуют с металлическими центрами фермента.

Это помогло понять, как фермент точно управляет реакциями, чтобы не терять важные промежуточные вещества и не допускать побочных реакций. Такие знания важны для того, чтобы в будущем использовать этот древний фермент для биотехнологий, например, для преобразования углекислого газа в полезные продукты и топлива.