Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Evolution eines bakteriellen Enzyms in Grünalgen

11.07.2017

Ein neues Puzzlestück in der Evolution von Grünalgen haben Forscher der Ruhr-Universität Bochum mit Kollegen vom Max-Planck-Institut in Mülheim an der Ruhr entdeckt. Sie untersuchten das wasserstoffproduzierende Enzym einer stammesgeschichtlich alten Alge. Es hatte ganz andere Eigenschaften als vergleichbare Enzyme in moderneren Algen. Das Team um Vera Engelbrecht und Prof. Dr. Thomas Happe von der Bochumer Arbeitsgruppe Photobiotechnologie beschreibt die Ergebnisse in der Zeitschrift „Biochimica et Biophysica Acta“.

Wasserstoffproduzierende Enzyme, sogenannte Hydrogenasen, kommen ursprünglich in vielen Bakterien vor. Aber auch Grünalgen besitzen solche Enzyme, mit denen sie lichtgetrieben Wasserstoff herstellen. „Über die Herkunft dieser Enzyme in Algen tappte man lange im Dunkeln“, sagt Vera Engelbrecht. „Jetzt haben wir ein bislang fehlendes Bindeglied in der Evolutionsgeschichte von Hydrogenasen untersucht.“


Im Labor haben Vera Engelbrecht und Thomas Happe einen Einblick in die Evolution der Grünalgen erhascht.

© RUB, Marquard

Algen, die evolutionär gesehen noch relativ jung sind, haben spezialisierte Hydrogenasen, die deutliche Unterschiede zu den ursprünglichen Bakterienvarianten aufweisen. Sie sind kleiner und haben eine besondere Oberfläche, mit der sie sich an die Fotosynthesemaschinerie der Zelle andocken. Dazu binden sie an das Elektronenüberträger-Molekül Ferredoxin. So können sie mittels Lichtenergie Wasserstoff produzieren.

Anders als bei jungen Algen

Auch die stammesgeschichtlich alte Alge Chlorella variabilis kann lichtgetrieben Wasserstoff erzeugen. Die Bochumer und Mülheimer Forscherinnen und Forscher isolierten und charakterisierten die Chlorella-Hydrogenase. Anders als bei jungen Algen ist sie dem urtümlichen Bakterienenzym aber recht ähnlich und kann nicht an den Elektronenüberträger Ferredoxin binden.

„Das Ergebnis hat uns überrascht“, erklärt Thomas Happe. „In Chlorella scheint noch ein urtümlicher Stoffwechselweg vorzuliegen, der sich in den stammesgeschichtlich jüngeren Algen völlig verändert hat.“ Warum die modernen Algen die spezialisierte Hydrogenase entwickelt haben, um sich über Ferredoxin an die Fotosynthese zu koppeln, sei noch ungeklärt. „Wir versuchen momentan, die genaue Stoffwechselanbindung der Chlorella-Hydrogenase aufzudecken und bislang noch unbekannte fotosynthetische Proteinkomplexe in dem Organismus zu finden“, sagt Happe.

Förderung

Die Forscher erhielten finanzielle Unterstützung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des Projekts „ERA Syn-Bio Sun-2-Chem“ sowie von der Volkswagen-Stiftung (LigH2t). Außerdem wird Vera Engelbrecht durch ein Stipendium der Studienstiftung des deutschen Volkes gefördert.

Originalveröffentlichung

Vera Engelbrecht, Patricia Rodríguez-Maciá, Julian Esselborn, Anne Sawyer, Anja Hemschemeier, Olaf Rüdiger, Wolfgang Lubitz, Martin Winkler, Thomas Happe: The structurally unique photosynthetic Chlorella variabilis NC64A hydrogenase does not interact with plant-type ferredoxins, in: Biochimica et Biophysica Acta, 2017, DOI: 10.1016/j.bbabio.2017.06.004

Pressekontakt

Prof. Dr. Thomas Happe
Arbeitsgruppe Photobiotechnologie
Lehrstuhl Biochemie der Pflanzen
Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 27026
E-Mail: thomas.happe@rub.de

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Reize auf dem Weg ins Bewusstsein versickern
22.09.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

nachricht Lebendiges Gewebe aus dem Drucker
22.09.2017 | Universitätsklinikum Freiburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: The pyrenoid is a carbon-fixing liquid droplet

Plants and algae use the enzyme Rubisco to fix carbon dioxide, removing it from the atmosphere and converting it into biomass. Algae have figured out a way to increase the efficiency of carbon fixation. They gather most of their Rubisco into a ball-shaped microcompartment called the pyrenoid, which they flood with a high local concentration of carbon dioxide. A team of scientists at Princeton University, the Carnegie Institution for Science, Stanford University and the Max Plank Institute of Biochemistry have unravelled the mysteries of how the pyrenoid is assembled. These insights can help to engineer crops that remove more carbon dioxide from the atmosphere while producing more food.

A warming planet

Im Focus: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zum Biomining ab Sonntag in Freiberg

22.09.2017 | Veranstaltungen

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

11. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

22.09.2017 | Veranstaltungsnachrichten

DFG bewilligt drei neue Forschergruppen und eine neue Klinische Forschergruppe

22.09.2017 | Förderungen Preise

Lebendiges Gewebe aus dem Drucker

22.09.2017 | Biowissenschaften Chemie