Descrizione del progetto
Piante che producono i propri fertilizzanti azotati
Il processo Haber-Bosch è il principale processo di produzione industriale di ammoniaca, essenziale per la produzione di fertilizzanti azotati e per l’approvvigionamento alimentare globale. Richiede idrogeno e azoto allo stato gassoso e un catalizzatore a base di ferro ad alta temperatura e pressione, con conseguente enorme consumo di energia, emissioni di gas serra e problemi ecologici. Le nitrogenasi fissano l’azoto, ma sono presenti solo nei procarioti. Il progetto GOFIXIT, finanziato dal CER, mira a stabilire la produzione ricombinante di un sistema enzimatico nitrogenasi completo in un ospite eterologo, in particolare colture alimentari. GOFIXIT produrrà i componenti enzimatici, li analizzerà e svilupperà il percorso dalla sintesi e maturazione al trasferimento e all’inserimento dei centri metallici catalitici che sono esclusivi di questi enzimi.
Obiettivo
Biological nitrogen fixation is nature’s alternative to the industrial Haber-Bosch process that currently feeds at least half of the human world population through the provision of nitrogen fertilizers. In addition to its high energy demand, the process increasingly leads to various ecological problems, as its annual output steadily grows with demand. Haber-Bosch ammonia synthesis leads to the release of the greenhouse gases CO2 and N2O and to eutrophication of waters and aquifers because a substantial portion of nitrogen is lost to competing chemical and biological processes. One solution for this is to transfer the enzyme directly into food crops.
GOFIXIT will establish the recombinant production of a complete nitrogenase enzyme system in a heterologous host and make a link to central metabolism, effectively converting the host into a functional diazotroph. Nitrogenase is a two-component metalloenzyme that is uniquely able to reduce chemically inert, atmospheric N2 into its bioavailable form, ammonium. It occurs only in prokaryotes, is highly sensitive to O2, and it requires large amounts of metabolic energy in form of ATP and a strong reduct-ant for catalysis. To obtain a functional production system, all these points must be addressed in parallel. Based on our long record of research on nitrogenases, we are ideally positioned to succeed, focusing on our unique competence in preparative protein biochemistry and analysis. We have produced, isolated, and structurally characterized all three nitrogenase isoforms, and developed the spectroscopic and structural tools for a detailed analysis of their intricate metal cofactors. GOFIXIT focuses on the production of the enzyme components, and based on their analysis chooses, tunes, and applies the required accessory machineries for the synthesis, maturation, transfer, and insertion of the catalytic metal centres that are unique to this class of enzymes.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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- scienze agricoleagricoltura, silvicoltura e pescaagricoltura
- scienze naturaliscienze chimichecatalisi
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
79098 Freiburg
Germania