1. Autocatalytic effect boosts the production of medium-chain hydrocarbons by fatty acid photodecarboxylase
- Author
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Poutoum P. Samire, Bo Zhuang, Bertrand Légeret, Ángel Baca-Porcel, Gilles Peltier, Damien Sorigué, Alexey Aleksandrov, Frédéric Beisson, Pavel Müller, Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB) (BIAM), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire d'Optique et Biosciences (LOB), École polytechnique (X)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), China Scholarship Council, ANR-18-CE11-0021,SNAPsHOTs,Dynamique structurale de l'acide gras photodécarboxylase(2018), ANR-18-CE43-0008,PHOTOALKANE,Production biosourcée d'hydrocarbures basée sur une nouvelle photoenzyme(2018), and ANR-18-CE44-0002,ATMCADD,Modèles atomiques précis pour la conception de médicaments assistée par ordinateur(2018)
- Subjects
Multidisciplinary ,[SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology ,[CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis - Abstract
Ongoing climate change is driving the search for renewable and carbon-neutral alternatives to fossil fuels. Photocatalytic conversion of fatty acids to hydrocarbons by fatty acid photodecarboxylase (FAP) represents a promising route to green fuels. However, the alleged low activity of FAP on C2 to C12 fatty acids seemed to preclude the use for synthesis of gasoline-range hydrocarbons. Here, we reveal that Chlorella variabilis FAP ( Cv FAP) can convert n -octanoic acid in vitro four times faster than n -hexadecanoic acid, its best substrate reported to date. In vivo, this translates into a Cv FAP-based production rate over 10-fold higher for n -heptane than for n -pentadecane. Time-resolved spectroscopy and molecular modeling demonstrate that Cv FAP’s high catalytic activity on n -octanoic acid is, in part, due to an autocatalytic effect of its n -heptane product, which fills the rest of the binding pocket. These results represent an important step toward a bio-based and light-driven production of gasoline-like hydrocarbons.
- Published
- 2023