El funcionamiento de la enzima FAP, útil para la producción de biocombustibles y para la química verde, ha sido descifrado. Este resultado movilizó a un equipo internacional de científicos, incluidos muchos investigadores franceses de la CEA, CNRS, Inserm, École Polytechnique, las universidades de Grenoble Alpes, Paris-Saclay y Aix Marseille, así como el Sincrotrón Europeo (ESRF) y el Sincrotrón SOLEIL. El estudio se publica en Ciencias el 09 de abril, 2021.

Los investigadores descifraron los mecanismos operativos de FAP (fotodecarboxilasa de ácidos grasos), que está presente de forma natural en algas microscópicas como la Chlorella. La enzima había sido identificada en 2017 como capaz de utilizar energía lumínica para formar hidrocarburos a partir de ácidos grasos producidos por estas microalgas. Para lograr este nuevo resultado, Los equipos de investigación utilizaron un completo conjunto de herramientas experimentales y teóricas.

Comprender cómo funciona la FAP es esencial porque esta fotoenzima abre una nueva oportunidad para la producción de biocombustible sostenible a partir de ácidos grasos producidos naturalmente por organismos vivos. La FAP también es muy prometedora para producir compuestos de alto valor añadido para química fina, cosmética y farmacéutica.

Además, debido a su reacción inducida por la luz, las fotoenzimas dan acceso a fenómenos ultrarrápidos que ocurren durante las reacciones enzimáticas. Por lo tanto, la FAP ofrece una oportunidad única para comprender en detalle una reacción química que tiene lugar en organismos vivos.

Más específicamente, en este trabajo, Los investigadores muestran que cuando FAP se ilumina y absorbe un fotón, un electrón es despojado en 300 picosegundos del ácido graso producido por las algas. Este ácido graso luego se disocia en un precursor de hidrocarburo y dióxido de carbono (CO ₂ ). La mayor parte del CO ₂ generado se convierte en 100 nanosegundos en bicarbonato (HCO ₃ -) dentro de la enzima. Esta actividad utiliza luz pero no previene la fotosíntesis:la molécula de flavina dentro de la FAP, que absorbe el fotón, está doblada. Esta conformación desplaza el espectro de absorción de la molécula hacia el rojo, de modo que utiliza fotones no utilizados para la actividad fotosintética de las microalgas.

Es la interpretación combinada de los resultados de varios enfoques experimentales y teóricos por parte del consorcio internacional lo que produce los detalles, imagen a escala atómica de la FAP en funcionamiento. Este estudio multidisciplinario combinó el trabajo de bioingeniería, espectroscopía óptica y vibracional, Cristalografía estática y cinética realizada con sincrotrones o un láser de rayos X de electrones libres, así como cálculos de química cuántica.