Uitgaande van kooldioxide maakt de bacteriegistcel glucose (afb: Angad Mehta et al./Nature Comm.)

Onderzoekers van de universiteit van Illinois hebben een fotosynthetische cyanobacterie ‘gedegradeerd’ tot organel van een gistcel om met dat fusieproduct energie op te wekken of de gistcel te laten groeien zonder de normaal noodzakelijke energierijke voedingsstoffen zoals glucose of glycerol. Dat zou bijvoorbeeld (ook) koolwaterstofverbindingen kunnen produceren uitgaande van kooldioxide en water, bijvoorbeeld.
“Alle cellen met een kern bevatten ook een verscheidenheid aan organellen, zoals mitochondriën en chloroplasten, die specifieke functies uitvoeren en (soms; as) hun eigen DNA bevatten”, stelt scheikundige Angad Mehta. “Onderzoekers hadden al lang de theorie dat complexe levensvormen ontstonden als cellen fuseerden met een andere in een proces dat endosymbiose wordt genoemd.”

In een eerder onderzoek toonde Mehta en collega’s aan dat in het laboratorium gemaakte cyanobacteriën-gistchimeren (of endosymbionten) fotosynthetisch gegenereerde ATP (adenosinetrifosfaat; de energiedrager in een cel) aan de gist kunnen leveren, maar geen suikers. In het nieuwe onderzoek hebben ze cyanobacteriën zo veranderd dat ze suikers afbreken en glucose afscheiden. Vervolgens hebben ze de bacterie gecombineerd met gistcellen om endosymbionten te creëren die kunnen groeien in de aanwezigheid van CO₂, met behulp van de suiker en energie die door de bacteriën worden geproduceerd.

Limoneen

Vervolgens keken ze of het combinatieproduct limoneen kon maken, een eenvoudige koolwaterstofverbinding die, onder meer, wordt aangemaakt door citrusvruchten. “Limoneen is een relatief eenvoudig maar belangrijk molecuul met een grote markt,” zegt Mehta. “Dit ons bewijs laat zien dat we reactieroutes in onze hybriden kunnen ontwerpen om fotosynthetisch limoneen te produceren, dat behoort tot een klasse moleculen die terpenoïden worden genoemd; ook voorlopers zijn van veel hoogwaardige verbindingen zoals brandstoffen en medicijnen.”

Hij stelt zei dat het de bedoeling is om te bepalen of hun methode ook complexere verbindingen kan maken zoals brandstoffen en farmaceutische producten en, zo ja, of dat proces is op te schalen. “Het zou mooi zijn om het punt te bereiken waarop we kunnen garanderen dat elke koolstofatoom in een hoogwaardige verbinding afkomstig is van CO₂. Dat zou een manier kunnen zijn om kooldioxide te kringlopen.”