光敏蛋白催化剂让二氧化碳具还原能力

中科院生物物理研究所王江云课题组设计出一种可基因编码的光敏蛋白质，并利用其成功模拟了天然光合作用系统吸收光能、催化二氧化碳还原的功能。日前，相关成果发表于《自然—化学》杂志。

受植物光合作用有效利用二氧化碳的启发，科学家纷纷模拟植物光合作用，以期解决能源问题以及过量二氧化碳造成污染的问题。不过，在模拟植物光合作用的道路上面临着三大障碍。首先，自然光合作用系统由复杂的膜蛋白亚基和多种辅酶组成，给研究和实际应用带来了不便。其次，光合系统中产生的还原分子由于还原力较低，不能直接用于还原二氧化碳。同时，和化学小分子催化剂相比，天然光合作用系统的二氧化碳还原效率较为低下。

针对上述问题，王江云课题组用合成生物学方法，开发出基因编码的人工光合作用系统，使其兼具天然光系统和化学小分子催化剂的优势。该课题组在前期研究中发现，荧光蛋白受光激发后，其发色团可生成具有高还原活性的物质。此次研究人员在获得了光敏蛋白后，再在其表面特定位点引入了一种小分子——三联吡啶镍配合物。于是，这种杂合蛋白质便具有在光照条件下还原二氧化碳生成一氧化碳的活性。一种高效的还原剂——光敏蛋白催化剂就此产生。

王江云介绍说，这种全新的光敏蛋白催化剂无重金属，并且能很方便地被引入各种生物体，有望应用于太阳能转化、光生物学、环境修复和工业生物学等多个领域。