Synthetische Biologen der Northwestern University und der Stanford University haben einen vollständig künstlichen Stoffwechselweg entwickelt, der Abfall-Kohlendioxid in nützliche biologische Bausteine umwandelt. Das System nutzt Formiat, das leicht aus CO? hergestellt werden kann, und wandelt es in Acetyl-CoA um – ein zentrales Stoffwechselprodukt aller lebenden Zellen.
Als Nachweis der Machbarkeit produzierten die Forscher aus Acetyl-CoA Malat, eine wertvolle Chemikalie für Lebensmittel, Kosmetika und biologisch abbaubare Kunststoffe. Der neue Weg namens ReForm basiert auf künstlich entwickelten Enzymen, die Reaktionen katalysieren, die in der Natur nicht vorkommen. Er funktioniert vollständig zellfrei außerhalb lebender Organismen.
Natürliche Mikroben verarbeiten Formiat nur ineffizient, und es gibt keine bekannten Enzyme, die es direkt in Acetyl-CoA umwandeln. Das Team entwickelte daher sechs Reaktionsschritte mit fünf neu konstruierten Enzymen. Mithilfe zellfreier synthetischer Biologie testeten sie Tausende Enzymvarianten pro Woche.
Das System kann auch andere C1-Quellen wie Formaldehyd und Methanol verarbeiten. Durch Kombination mit elektrochemischer CO?-Reduktion eröffnet es Wege zu klimaneutralen Kraftstoffen und Materialien.
Originalpublikation: Karim, A. et al. A synthetic cell-free pathway for biocatalytic upgrading of formate from electrochemically reduced carbon dioxide. Nature Chemical Engineering (2025). https://doi.org/10.1038/s44286-025-00315-6.
