Hydrogen-Driven Cell-Free Cofactor Regeneration Enables Stoichiometric Bioconversion of Pyruvate to Lactate
水素駆動の無細胞補酵素再生によるピルビン酸から乳酸への化学量論的バイオ変換 (AI 翻訳)
Swartz J, Wang W, Liu Q
🤖 gxceed AI 要約
日本語
グリーン水素のコスト低下を背景に、水素を電子供与体として用いた無細胞酵素系による補酵素再生技術を実証。NADPH再生を駆動し、ピルビン酸から乳酸への完全変換を達成した。水素分圧に依存した反応速度の向上と、熱力学的なラグフェーズの存在を解明。再生可能水素を利用した副生成物フリーの還元的バイオ変換プラットフォームを提案する。
English
Leveraging declining green hydrogen costs, this study demonstrates a cell-free enzymatic system using H2 as an electron donor for cofactor regeneration, achieving complete conversion of pyruvate to lactate. The system shows a 27-fold enhancement in NADP+ reduction rates and reveals a redox-dependent lag phase. This positions hydrogen-driven cofactor regeneration as a scalable, byproduct-free platform for reductive biotransformations powered by renewable H2.
Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.
📝 gxceed 編集解説 — Why this matters
日本のGX文脈において
日本の水素基本戦略やグリーンイノベーション基金の下で、水素の多用途利用が推進されており、本技術は化学・製薬分野での水素利用拡大に寄与する可能性がある。ただし、実用化にはスケールアップやコスト検証が必要。
In the global GX context
As global hydrogen strategies expand beyond fuel cells, this work offers a novel chemical synthesis route using renewable H2, aligning with the transition to a hydrogen economy. It provides a proof-of-concept for integrating hydrogen into biomanufacturing, relevant to ISSB-aligned low-carbon technology investments.
👥 読者別の含意
🔬研究者:水素駆動の酵素反応系の設計原理と熱力学的制御に関する新知見を提供。
🏢実務担当者:再生可能水素を利用した化学品製造プロセスの開発可能性を示唆。
🏛政策担当者:水素の産業利用拡大に向けた技術的裏付けとして参考になる。
📄 Abstract（原文）
The declining cost of green hydrogen, projected below 1.5 USD/kg by 2030, opens new avenues for its use beyond fuel cells and industrial heating. Here we demonstrate that H2 can serve as a stoichiometric electron donor for cell-free enzymatic cofactor regeneration, coupling H2 oxidation to NADPH production and driving the complete bioconversion of pyruvate to lactate. A partially purified enzyme ensemble from Escherichia coli overexpressing Clostridium pasteurianum ferredoxin, augmented with [FeFe]-hydrogenase CpII, delivers NADP+ reduction rates of 103 μM min−1 (27-fold enhancement) with superlinear dependence on H2 partial pressure. Reconstitution from purified components (CpI or CpII, CpFd, AnFNR, LDH) uncovers a redox-potential-dependent lag phase: the NADPH/NADP+ ratio must exceed 0.85 before pyruvate reduction becomes thermodynamically spontaneous, after which the rate accelerates exponentially. These results position hydrogen-driven cofactor regeneration as a scalable, byproduct-free platform for reductive biotransformations powered by renewable H2.
🔗 Provenance — このレコードを発見したソース
- Research Square https://doi.org/10.64898/2026.08.07.743378first seen 2026-08-11 04:21:29
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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。