研究團隊采用了一種類似“搭積木”的方式，聯(lián)合中科院大連化學物理研究所，利用化學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，然后通過設計構建碳一聚合新酶，依據(jù)化學聚糖反應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)提供了新的科學基礎。
據(jù)蔡韜介紹，在計算設計的人工途徑中，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建這條途徑的核心關鍵。為此，研究團隊從頭設計構建了非自然碳碳縮合酶，實現(xiàn)了C1到C3化合物的直接聚合。
進一步，研究團隊從動物、植物、微生物等31個不同物種來源挖掘合適的生物酶催化劑，構建了一條只有11步主反應的人工合成淀粉途徑，實現(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-聚合的復雜合成過程簡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雜度。
在中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所實驗室，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
