生物固碳是目前地球上固碳量最大的方式，想要達到減碳目標不妨向生物取經。因此科學家想到了模仿代謝循環系統，挑選出一系列活性最佳的酵素，組成人工固碳循環系統，進行高效率的連續固碳。然而不直接使用自然界的固碳系統是有原因的，因為這些系統的關鍵酵素都含有難以克服的副作用，例如植物光合作用的RuBisCo酵素，除了固定二氧化碳以外，同時也會利用氧氣進行光呼吸作用產生二氧化碳。
Luo et al等人重組三個人工代謝路徑成為一個自循環的無細胞固碳系統，這個系統能夠將碳酸氫根離子固定，轉化成乙醯輔酶A、丙酮酸和蘋果酸等產物，而這些產物同時也是中間產物，可以被循環中的酵素再次利用達到自循環。另外，由於固碳是耗能反應，作者也設計出偵測輔因子NAD(P)H、FAD和ATP量的光學偵測方式，能夠即時監控輔因子濃度，並即時添加生成輔因子的原料，使固碳循環能夠持續運行，目前這套系統已成功運行6小時。
這篇文章主要的貢獻如下:
1. 提供設計人工循環代謝系統的範例，令產物同時也是中間產物，達到持續從系統中移除產物的必要
2. 設計監控輔因子濃度以及自補充輔因子再生原料的系統，當輔因子低於一定濃度能夠自動添加原料進行再生
3. 在試管內形成自循環固碳系統，而不仰賴細胞作為載體，提高對系統優化及量化便利性
參考文獻
Luo, S., Lin, P.P., Nieh, LY. et al. A cell-free self-replenishing CO2-fixing system. Nat Catal 5, 154–162 (2022). https://doi.org/10.1038/s41929-022-00746-x
文章連結: https://www.nature.com/articles/s41929-022-00746-x