研究團(tuán)隊(duì)采用了一種類似“搭積木”的方式，聯(lián)合中科院大連化學(xué)物理研究所，利用化學(xué)催化劑將高濃度二氧化碳在高密度氫能作用下還原成碳一（C1）化合物，然后通過設(shè)計(jì)構(gòu)建碳一聚合新酶，依據(jù)化學(xué)聚糖反應(yīng)原理將碳一化合物聚合成碳三（C3）化合物，最后通過生物途徑優(yōu)化，將碳三化合物又聚合成碳六（C6）化合物，再進(jìn)一步合成直鏈和支鏈淀粉（Cn化合物）。
記者了解到，這一人工途徑的淀粉合成速率是自然界中玉米淀粉合成速率的8.5倍。研究所副研究員、論文第一作者蔡韜表示，這一人工途徑突破了傳統(tǒng)植物低密度光能固碳轉(zhuǎn)化的局限，使高效固定二氧化碳高效合成淀粉成為可能，為創(chuàng)建新功能的生物系統(tǒng)提供了新的科學(xué)基礎(chǔ)。
據(jù)蔡韜介紹，在計(jì)算設(shè)計(jì)的人工途徑中，獲得碳一到碳三化合物直接聚合的生物酶催化劑是成功構(gòu)建這條途徑的核心關(guān)鍵。為此，研究團(tuán)隊(duì)從頭設(shè)計(jì)構(gòu)建了非自然碳碳縮合酶，實(shí)現(xiàn)了C1到C3化合物的直接聚合。
進(jìn)一步，研究團(tuán)隊(duì)從動(dòng)物、植物、微生物等31個(gè)不同物種來源挖掘合適的生物酶催化劑，構(gòu)建了一條只有11步主反應(yīng)的人工合成淀粉途徑，實(shí)現(xiàn)了從二氧化碳到淀粉的從頭合成，將天然淀粉的羧化-還原-重排-聚合的復(fù)雜合成過程簡(jiǎn)化為人工淀粉的還原-聚合的合成過程，顯著降低了合成的復(fù)雜度。
在中國(guó)科學(xué)院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所實(shí)驗(yàn)室，科研人員展示人工合成淀粉樣品（9月16日攝）。新華社記者 金立旺 攝
