Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der Trick der Natur

17.10.2011
Neue Ergebnisse zur biologischen Wasserstoffproduktion in der Zeitschrift „Nature“ veröffentlicht

Mit der Verknappung von fossilen Brennstoffen wird molekularer Wasserstoff als viel versprechender, alternativer Energieträger diskutiert. Mikroorganismen haben den Nutzen von Wasserstoff schon vor mehr als zwei Milliarden Jahren erkannt. Sie besitzen spezielle Eiweißmoleküle, die je nach Bedarf Wasserstoff spalten oder auch freisetzen können.

Diese Wasserstoff umsetzenden Biokatalysatoren werden „Hydrogenasen“ genannt und sind in der Natur in verschiedenen Varianten anzutreffen. Leider werden die meisten Hydrogenasen durch Sauerstoff inaktiviert oder sogar zerstört, was diese Enzyme für eine biotechnologische Anwendung nur bedingt verwendbar macht. Es gibt aber auch einige wenige Hydrogenasen, denen der Sauerstoff fast nichts ausmacht. Diese attraktive Eigenschaft ist von Forschern der HU bereits für die lichtabhängige Wasserstoffproduktion ausgenutzt worden, indem diese Hydrogenase an den Photosyntheseapparat eines Cyanobakteriums gekoppelt wurde.

Einem Forscherteam um Patrick Scheerer und Christian Spahn von der Charité - Universitätsmedizin Berlin sowie Oliver Lenz und Bärbel Friedrich von der Humboldt-Universität zu Berlin ist es jetzt erstmals gelungen, die Röntgenkristallstruktur einer Hydrogenase zu lösen, die selbst bei hohen Sauerstoff-Konzentrationen noch Wasserstoff produzieren kann.

Die Röntgenkristallstruktur erlaubt nun Einblicke in den dreidimensionalen Aufbau des Enzyms und dessen metallhaltige Kofaktoren, die an der Katalyse beteiligt sind. Die Ergebnisse sind in der Zeitschrift „Nature“ online veröffentlicht. So enthält die Hydrogenase ein bislang einzigartiges Eisen-Schwefel-Zentrum, welches als elektronischer Schalter entscheidend an der „Entgiftung“ des sonst schädlichen Sauerstoffs mitwirkt. Die Forscher konnten ihre Hypothese belegen, dass diese besondere Spielart einer Hydrogenase sowohl Wasserstoff als auch Sauerstoff katalytisch umsetzen kann, wobei letzterer als unschädliches Wasser entsorgt wird.

Dieser Trick der Natur ist insbesondere für die wissenschaftliche Grundlagenforschung von großer Bedeutung. Auch die Anwendung von Hydrogenasen, wie beispielsweise in der lichtgetriebenen Wasserstoffproduktion durch photosynthetische Mikroorganismen oder in biologischen Brennstoffzellen zur Stromgewinnung, wird von der aktuellen Entdeckung profitieren. Außerdem ist anzunehmen, dass das außergewöhnliche Eisen-Schwefel-Zentrum die chemische Synthese von Modellverbindungen mit neuen katalytischen Eigenschaften inspirieren wird.

Erschienen in: Fritsch, J., P. Scheerer, S. Frielingsdorf, S. Kroschinsky, B. Friedrich, O. Lenz & C. M. Spahn. The crystal structure of an oxygen-tolerant hydrogenase uncovers a novel iron-sulphur centre. Nature doi: 10.1038/nature10505 (2011)

http://dx.doi.org/10.1038/nature10505

WEITERE INFORMATIONEN
Dr. Oliver Lenz
Humboldt-Universität zu Berlin
Institut für Biologie / Mikrobiologie der Humboldt-Universität zu Berlin
Telefon: 030 2093-8173
E-Mail: oliver.lenz@cms.hu-berlin.de
Patrick Scheerer
Institut für Medizinische Physik und Biophysik der Charité - Universitätsmedizin Berlin
Telefon: 030 450524178
E-Mail: patrick.scheerer@charite.de

Constanze Haase | idw
Weitere Informationen:
http://dx.doi.org/10.1038/nature10505
http://www.hu-berlin.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Pflanzen ihr Gedächtnis vererben
21.08.2017 | Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie (GMI)

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Studie für Patienten mit Prostatakrebs: Einteilung in genomische Gruppen soll Therapie präzisieren

21.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Forscher entwickeln zweidimensionalen Kristall mit hoher Leitfähigkeit

21.08.2017 | Physik Astronomie

Ein neuer Indikator für marine Ökosystem-Veränderungen - der Dia/Dino-Index

21.08.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz