Abstract
Over billions of years nature has evolved efficient biological systems. Synthetic biology aims at developing human-made mimics of these systems that provide alternative, more efficient solutions to natural processes, or perform tasks not (yet) found in natural systems. Here we discuss how synthetic biology can be used to design and realize novel enzymes and metabolic networks for the capture and conversion of carbon dioxide. We further discuss the strategies and challenges for transplanting these new CO2-fixing processes into natural and artificial cells.
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Literatur
Stoffel GMM, Saez DA, DeMirci H et al. (2019) Four amino acids define the CO2 binding pocket of enoyl-CoA carboxylases/reductases. Proc Natl Acad Sci USA 116:13964–13969
Bernhardsgrütter I, Schell K, Peter DM et al. (2019) Awakening the sleeping carboxylase function of enzymes: engineering the natural CO2-binding potential of reductases. J Am Chem Soc 141:9778–9782
Schwander T, Schada von Borzyskowski L, Burgener S et al. (2016) A synthetic pathway for the fixation of carbon dioxide in vitro. Science 354:901–904
Gleizer S, Ben- Nissan R, Bar-On YM et al. (2019) Conversion of Escherichia coli to generate all biomass carbon from CO2. Cell 179:1255–1263
Gassler T, Sauer M, Gasser B et al. (2019) The industrial yeast Pichia pastoris is converted from a heterotroph into an autotroph capable of growth on CO2. Nat Biotechnol, doi: 10.1038/S41587-019-0363-0
Schwille P, Spatz I, Landfester K et al. (2018) MaxSynBio: avenues towards creating cells from the bottom up. Angew Chem Int Ed 57:13382–13392
Carrillo M, Wagner M, Petit F et al. (2019) Design and control of extrachromosomal elements in Methylorubrum extorquais AM1. ACS Synth Biol 8:2451–2456
Beneyton T, Krafft D, Bednarz C et al. (2018) Out-of-equilibrium microcompartments for the bottom-up integration of metabolic functions. Nat Commun 9:2391
Fischer E (1924) Die Kaiser-Wilhelm-Institute und der Zusammenhang von organischer Chemie und Biologie. Springer, Berlin, S 796–809
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Iria Bernhardsgrütter Masterstudium Mikrobiologie (M. Sc.) an der ETH Zürich, Schweiz. Seit 2016 Promotion am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie im Rahmen des SFB 987, Marburg.
Gabriele Stoffel Masterstudium Chemische Biologie (M. Sc.) an der ETH Zürich, Schweiz. Promotion am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg; dort seit 2019 Post-doktorand.
Tobias J. Erb Biologie- und Chemiestudium. Doktorarbeit in Mikrobiologie, Universität Freiburg und Ohio State University, USA. Postdoc an der University of Illinois, USA. Juniorgruppenleiter an der ETH Zürich, Schweiz. Gruppenleiter und seit 2017 Direktor am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, Marburg.
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Bernhardsgrütter, I., Stoffel, G. & Erb, T.J. Schöne neue Biologie? Synthetisch-biologische Ansätze zur CO2-Umwandlung. Biospektrum 26, 24–27 (2020). https://doi.org/10.1007/s12268-020-1331-4
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