Thioester synthesis by a designed nickel enzyme models prebiotic energy conversion
Notice bibliographique
Résumé
The formation of carbon–carbon bonds from prebiotic precursors such as carbon dioxide represents the foundation of all primordial life processes. In extant organisms, this reaction is carried out by the carbon monoxide dehydrogenase (CODH)/acetyl coenzyme A synthase (ACS) enzyme, which performs the cornerstone reaction in the ancient Wood–Ljungdahl metabolic pathway to synthesize the key biological metabolite, acetyl-CoA. Despite its significance, a fundamental understanding of this transformation is lacking, hampering efforts to harness analogous chemistry. To address these knowledge gaps, we have designed an artificial metalloenzyme within the azurin protein scaffold as a structural, functional, and mechanistic model of ACS. We demonstrate the intermediacy of the Ni I species and requirement for ordered substrate binding in the bioorganometallic carbon–carbon bond-forming reaction from the one-carbon ACS substrates. The electronic and geometric structures of the nickel-acetyl intermediate have been characterized using time-resolved optical, electron paramagnetic resonance, and X-ray absorption spectroscopy in conjunction with quantum chemical calculations. Moreover, we demonstrate that the nickel-acetyl species is chemically competent for selective acyl transfer upon thiol addition to biosynthesize an activated thioester. Drawing an analogy to the native enzyme, a mechanism for thioester generation by this ACS model has been proposed. The fundamental insight into the enzymatic process provided by this rudimentary ACS model has implications for the evolution of primitive ACS-like proteins. Ultimately, these findings offer strategies for development of highly active catalysts for sustainable generation of liquid fuels from one-carbon substrates, with potential for broad applications across diverse fields ranging from energy storage to environmental remediation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».