中央研究院團隊發現增加生物藍綠菌固碳新方法

（台灣TB新聞網/記者陳念祖）中央研究院5日表示，該院研究團隊利用冷凍電子顯微鏡，分解出阻斷藍綠菌吸收二氧化碳的「磷酸乙酮酶」酵素分子的結構，並進一步增加吸收二氧化碳（稱為固碳）的速率約60%，對協助解決二氧化碳過多的問題，帶來新的解決機會。

中央研究院指出，自然界的碳平衡主要由陸地及海洋生物的光合作用、呼吸，及分解作用所達成，然而自工業革命以來，人類使用化石燃料每年排出約360億公噸二氧化碳，嚴重破壞了自然界的碳平衡。

中央研究院廖俊智院長團隊及蔡明道院士團隊，發現一種增加海中藍綠菌光合作用的新方法，使藍綠菌吸收二氧化碳（稱為固碳）的速率增加約60%，為自然界的碳平衡研究開啟新契機。

研究成果已於本（112）年6月發表在國際期刊《自然代謝》（Nature Metabolism），論文共同第一作者為中央研究院生物化學研究所呂冠箴博士後研究員，及張瓊文博士後研究員，研究經費則是由中央研究院支持。

中央研究院示，植物及藍綠菌控制固碳作用的機制雖已廣被探究，但在藍綠菌中卻有一種「磷酸乙酮酶」（phosphoketolase）的酵素，其生理功能仍是未解之謎。

研究團隊首先發現，此生物分子是藍綠菌固碳循環中的「煞車」裝置之一，在快速變化的光影環境中，能隨著細胞內能量（ATP）高低，在幾秒內以代謝調控方式，阻斷固碳反應，以避免對細胞做無益的固碳反應，減少能量消耗。

此一研究發現，若將此煞車分子移除，藍綠菌的固碳速率，可提升60%，可發展快速生產蔗糖的技術。

廖俊智指出，對藍綠菌而言，或許是無謂固碳，對細胞本身運作循環影響不大，但對整個地球而言，卻是可幫助碳平衡的契機。」

團隊還意外發現，藍綠菌可將增加的二氧化碳吸收量，轉化成蔗糖並排出胞外，這項發現將來可做為發展快速生產蔗糖技術的基礎。

為了解此作用機制，蔡明道院士團隊以冷凍電子顯微鏡分解煞車分子的結構，並找出其如何以胞內能量（ATP）調控其煞車力道的機制。

因煞車是藉著ATP從酵素解離，可以在幾十毫秒發生，因此，一般來說，非常困難了解其真正的作用機制。

蔡明道指出，「原本以為此分子是利用已知的ATP結合位點進行調控，沒想到竟然發現一個全新的結合方式，此新結合域在自然界多種生物中存在，可見其重要性。」

廖俊智指出，此項成果為目標導向與好奇導向研究的相互激盪，也縮短了基礎研究與實際應用的距離，更為解決碳平衡問題提供新契機。