Descripción del proyecto
Comprender las vías biológicas de fijación del CO2
La naturaleza ha desarrollado diversos métodos para fijar el CO2 y favorecer la producción de biomasa. La vía Wood-Ljungdahl (WLP, por sus siglas en inglés) es la vía biológica de fijación de CO2 más sencilla, que utiliza dos moléculas de CO2 para crear acetilcoenzima A, un intermediario metabólico que desempeña un papel importante en la formación de biomasa. También es la única vía directamente implicada en la conservación de la energía. El equipo del proyecto Two-CO2-One, financiado con fondos europeos, pretende conocer a fondo la fijación del CO2 y la conservación de la energía en dos organismos que prosperan en condiciones de extrema limitación energética en ausencia de oxígeno. Estos organismos (las bacterias acetogénicas y las arqueas metanogénicas) dependen del CO2 y del hidrógeno como fuente de nutrición. Se estudiará cómo estas especies utilizan la WLP para fijar CO2 y conservar la energía.
Objetivo
Carbon dioxide (CO2) receives a lot of attention as a greenhouse gas that promotes human-induced climate change. On the other hand, CO2 is also the starting point for the production of virtually all biomass on our planet. Therefore, nature has developed sophisticated methods to fix CO2 and make it available for biochemical reactions. Of all known biological CO2 fixation pathways, the Wood-Ljungdahl pathway (WLP) is the simplest way to fix two CO2 molecules to form acetyl-CoA, the key metabolic intermediate for biomass formation. It is the only pathway directly related to energy conservation and regarded to be the be the most ancient.
The Two-CO2-One project aims to gain a comprehensive structural and mechanistic understanding of CO2 fixation and energy conservation in acetogenic bacteria and methanogenic archaea. These ecologically highly relevant organisms can live under conditions of extreme energy limitation in the absence of oxygen and feed exclusively on CO2 and hydrogen. I will elucidate how these species fix CO2 and conserve energy through their WLP by using the innovative structural approach of redox-guided cryogenic electron microscopy (Cryo-EM) to study the oxygen-sensitive metalloprotein machinery of the WLP. The mechanistic insights gained will be challenged by microbiological and genetic approaches in these anaerobic, non-standard model organisms.
Using autotrophic organisms that can sequester gaseous CO2 to produce biogas or ethanol from abundant waste gas resources is one way to reduce the human carbon footprint. Therefore, the Two-CO2-One project will not only lead to a deeper understanding of the unique mechanistic principles of WLP, but also provide new perspectives for developing biotechnological applications based on improved microbes that capture and sequester CO2 to produce industrially relevant chemicals and to combat human-induced climate change.
Ámbito científico
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologybacteriology
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopyelectron microscopy
- natural sciencesphysical sciencesastronomyplanetary sciencesplanets
- natural scienceschemical sciencesorganic chemistryalcohols
- natural sciencesearth and related environmental sciencesatmospheric sciencesclimatologyclimatic changes
Programa(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régimen de financiación
ERC - Support for frontier research (ERC)Institución de acogida
35037 Marburg
Alemania