Der Wood-Ljungdahl-Weg ist eine Reihe von biochemischen Reaktionen, die von einigen Bakterien und Archaeen, den so genannten Acetogenen bzw. Methanogenen, genutzt werden. Er ist auch als reduktiver Acetyl-Coenzym-A-Weg (Acetyl-CoA) bekannt. Dieser Weg ermöglicht es diesen Organismen, Wasserstoff als Elektronendonor und Kohlendioxid als Elektronenakzeptor und als Baustein für die Biosynthese zu nutzen.

Der reduktive Acetyl-CoA-Weg

In diesem Weg wird Kohlendioxid zu Kohlenmonoxid und Ameisensäure oder direkt zu einer Formylgruppe reduziert, die Formylgruppe wird zu einer Methylgruppe reduziert und dann mit dem Kohlenmonoxid und Coenzym A kombiniert, um Acetyl-CoA herzustellen. Auf der Kohlenmonoxidseite des Weges sind zwei spezifische Enzyme beteiligt: CO-Dehydrogenase und Acetyl-CoA-Synthase. Erstere katalysiert die Reduktion des CO2 und letztere verbindet das entstandene CO mit einer Methylgruppe zu Acetyl-CoA.

Einige anaerobe Bakterien und Archaeen nutzen den Wood-Ljungdahl-Weg in umgekehrter Weise, um Acetat abzubauen. Einige Methanogene spalten beispielsweise Acetat zu einer Methylgruppe und Kohlenmonoxid ab und reduzieren dann die Methylgruppe zu Methan, während sie das Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid oxidieren. Sulfatreduzierende Bakterien hingegen oxidieren Acetat vollständig zu CO2 und H2 und reduzieren gleichzeitig Sulfat zu Sulfid. Wenn die Acetyl-CoA-Synthase in umgekehrter Richtung arbeitet, wird sie manchmal auch Acetyl-CoA-Decarbonylase genannt.

Der Stoffwechselweg kommt sowohl in Bakterien (z. B. Acetogenen) als auch in Archaeen (z. B. Methanogenen) vor. Im Gegensatz zum umgekehrten Krebszyklus und dem Calvin-Zyklus ist dieser Prozess nicht zyklisch. Eine kürzlich durchgeführte Studie der Genome einer Reihe von Bakterien und Archaeen deutet darauf hin, dass der letzte universelle gemeinsame Vorfahre (LUCA) aller Zellen den Wood-Ljungdahl-Weg in einer hydrothermalen Umgebung nutzte. Phylometabolische Rekonstruktionen unterstützen dies ebenfalls. In neueren Experimenten wurde jedoch versucht, diesen Weg durch den Versuch der CO2-Reduktion nachzubilden, wobei unter Verwendung von nativem Eisen als Reduktionsmittel sehr wenig Pyruvat beobachtet wurde (<0,03 mM), und noch weniger unter hydrothermalen Bedingungen mit H2 (10 μM).