酶電催化是通過電化學手段為酶催化二氧化碳還原提供還原力的催化系統。相比傳統的電化學催化方法，酶電催化的催化電位接近二氧化碳的理論還原電勢，其過電勢更低且酶催化的選擇性高。因此，酶電催化能夠實現更高的法拉第效率和能量效率。對于提高酶電催化性能，亟待開發高效的表達體系和高活性的酶元件。
近期，中國科學院天津工業生物技術研究所研究員張玲玲團隊在電能驅動甲酸脫氫酶催化二氧化碳還原產甲酸研究方面取得進展。該研究以源于厭氧菌Thermoanaerobacter kivui的氫依賴二氧化碳還原酶TkHDCR為研究對象。TkHDCR是由1個鎢金屬依賴的甲酸脫氫酶、3個鐵氧還原蛋白以及2個鐵-鐵氫酶組成的復合體。針對TkHDCR復合體的厭氧特性和獲取困難等難題，該研究建立了厭氧、異源的表達體系，實現了TkHDCR的異源表達。同時，研究通過理性設計獲取了優勢突變體與電響應的二氧化碳還原模塊，可通過電極驅動直接進行電催化二氧化碳還原。進一步，研究基于優勢突變體建立了高效的酶電催化二氧化碳還原產甲酸體系。實驗顯示，該體系在施加-500mV vs. SHE恒壓下，16 h內產生22.8mM甲酸。產甲酸速率可達7.1μmol h-1cm-2，法拉第效率為98.9%，半電池能量效率達94.4%。
這一成果實現了高效的電響應的二氧化碳還原酶，為二氧化碳生物制造開辟了新途徑。
相關研究成果發表在《自然-通訊》（Nature Communications）上。研究工作得到中國科學院等的支持。
論文鏈接
TkHDCR的改造以建立酶電催化體系示意圖
本文鏈接：研究發展出高效電響應的二氧化碳還原酶http://www.sq15.cn/show-12-574-0.html
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