Uma equipe de pesquisa da Northwestern University e da Stanford University avançou na biologia sintética, desenvolvendo com sucesso um sistema metabólico artificial capaz de converter dióxido de carbono em substâncias químicas de base biológica com valor prático. A pesquisa foi publicada na revista Nature Chemical Engineering.

Este sistema, denominado "via do ácido fórmico reduzido", concentra-se no uso de enzimas modificadas para converter o ácido fórmico derivado do dióxido de carbono no metabólito celular universal acetil-CoA fora das células vivas. A equipe de pesquisa demonstrou ainda a conversão desse metabólito em ácido málico, que possui aplicações em alimentos, cosméticos e plásticos biodegradáveis.

"Inspirados pela natureza, buscamos usar enzimas biológicas para converter o ácido fórmico derivado do dióxido de carbono em substâncias mais valiosas. Como não existem enzimas disponíveis na natureza para realizar essa conversão, decidimos sintetizar uma artificialmente", disse Ashti Karim, professora assistente da Northwestern University.

A pesquisa empregou técnicas de biologia sintética acelular, selecionando e projetando com eficiência cinco enzimas-chave para construir uma via metabólica artificial composta por seis etapas. Em comparação com métodos que dependem de células vivas, este sistema in vitro permite um controle mais preciso das condições de reação. A equipe demonstrou que essa via metabólica pode utilizar não apenas ácido fórmico, mas também outros compostos de um carbono, como formaldeído e metanol, como matéria-prima.

O professor Michael Jupiter, da Universidade Stanford, observou: "Esta é a primeira vez que uma arquitetura de via metabólica sintética capaz de atingir esse objetivo foi demonstrada. Prevemos que tecnologias híbridas que integram química e biologia proporcionarão uma nova direção transformadora para um futuro com maiores emissões de carbono e eficiência energética."

Esta pesquisa oferece uma nova estratégia para a utilização de dióxido de carbono como recurso, demonstrando o potencial de converter gases de efeito estufa em produtos de alto valor agregado por meio do projeto racional e da integração de biocatálise e processos químicos. O trabalho futuro da equipe se concentrará na otimização da eficiência e estabilidade dessa via metabólica e na exploração de seu potencial para produzir compostos químicos mais diversos.