Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wasserstoffproduktion: Wenn sich Enzyme im Reagenzglas selbst zusammenbauen

30.05.2016

Bochumer Forscher haben ein wasserstoffproduzierendes Enzym im Reagenzglas nachgebaut, das genauso effizient arbeitet wie das Original – eine Hydrogenase aus einer Grünalge. Zu dem Proteingerüst gaben sie im Reagenzglas bestimmte Salze hinzu; daraus setzte sich der anorganische Kofaktor des Proteins selbstständig zusammen. Das Team um Dr. Jens Noth und Prof. Dr. Thomas Happe von der Ruhr-Universität Bochum berichtet die Ergebnisse in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“. Ziel der Gruppe ist es, künstliche wasserstoffproduzierende Enzyme zu entwickeln, mit denen sich der potenzielle Energieträger eines Tages industriell herstellen lässt.

Bochumer Forscher haben ein wasserstoffproduzierendes Enzym im Reagenzglas nachgebaut, das genauso effizient arbeitet wie das Original. Das Protein – eine sogenannte Hydrogenase aus Grünalgen – besteht aus einem Proteingerüst und einem Kofaktor. Letzterer ist das Reaktionszentrum, an dem die miteinander reagierenden Substanzen andocken. Gaben die Forscher verschiedene chemisch synthetisierte Substanzen zu dem Proteingerüst hinzu, setzte sich der Kofaktor daraus spontan selbst zusammen.


Grünalgen besitzen ein Enzym für die Wasserstoffproduktion, die Hydrogenase. Thomas Happe baut es mit seinen Kollegen im Reagenzglas nach.

© RUB, Katja Marquard

Das Team um Dr. Jens Noth und Prof. Dr. Thomas Happe von der Ruhr-Universität Bochum berichtet die Ergebnisse in der Zeitschrift „Angewandte Chemie“. Die Forscher wollen die Basis für künstliche wasserstoffproduzierende Enzyme legen, die eines Tages im industriellen Maßstab herstellbar sind. Hydrogenasen sind sehr effiziente Produzenten des potenziellen Energieträgers. Sie kommen ohne das teure Edelmetall Platin aus, das aktuell für die Wasserstoffsynthese gebraucht wird.

Schwefel gegen Selen ausgetauscht

In der Natur besteht der Hydrogenase-Kofaktor aus Eisen- und Schwefelatomen. Sie sind auf einzigartige Weise in dem Protein gebunden. In der künstlichen Variante ersetzten die Wissenschaftler die Schwefelatome durch Selenatome, die mehr als die doppelte Masse besitzen. Auf diese Weise markierten die Forscher den Kofaktor des Enzyms und konnten ihn genauer analysieren.

Die Tests ergaben, dass die künstliche Enzymvariante die gleichen biochemischen Eigenschaften besitzt wie das Original aus der Natur. Mit weiteren biophysikalischen Methoden will die Gruppe künftig den Reaktionsmechanismus genauer ergründen, mit dem die Hydrogenase Wasserstoff produziert.

Kooperationspartner aus der Ruhr-Universität

Die Arbeitsgruppe Photobiotechnologie von Thomas Happe kooperierte für die Studie mit dem Team von Dr. Ulf-Peter Apfel aus der Anorganischen Chemie und den biophysikalischen Gruppen von Prof. Dr. Klaus Gerwert und Prof. Dr. Eckhard Hofmann.

Förderung

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft förderte die Arbeiten im Rahmen der Deutsch-Israelischen Projektkooperation „Nanoengineered optoelectronics with biomaterials and bioinspired assemblies“ sowie im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv (EXC1069) und eines Emmy-Noether-Stipendiums (AP242/2-1). Weitere Unterstützung kam von der der Volkswagen-Stiftung (LigH2t) und dem Verband der Chemischen Industrie (Liebig-Stipendium).

Originalveröffentlichung

Jens Noth et al.: [FeFe]-hydrogenase with chalcogenide substitutions at the H-cluster maintains full H2 evolution activity, in: Angewandte Chemie, 2016, DOI: 10.1002/ange.201511896

Pressekontakt

Prof. Dr. Thomas Happe, Arbeitsgruppe Photobiotechnologie, 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 Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen
16.01.2018 | Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen

nachricht Leuchtende Echsen - Knochenbasierte Fluoreszenz bei Chamäleons
15.01.2018 | Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns

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: Forscher entschlüsseln zentrales Reaktionsprinzip von Metalloenzymen

Sogenannte vorverspannte Zustände beschleunigen auch photochemische Reaktionen

Was ermöglicht den schnellen Transfer von Elektronen, beispielsweise in der Photosynthese? Ein interdisziplinäres Forscherteam hat die Funktionsweise wichtiger...

Im Focus: Scientists decipher key principle behind reaction of metalloenzymes

So-called pre-distorted states accelerate photochemical reactions too

What enables electrons to be transferred swiftly, for example during photosynthesis? An interdisciplinary team of researchers has worked out the details of how...

Im Focus: Erstmalige präzise Messung der effektiven Ladung eines einzelnen Moleküls

Zum ersten Mal ist es Forschenden gelungen, die effektive elektrische Ladung eines einzelnen Moleküls in Lösung präzise zu messen. Dieser fundamentale Fortschritt einer vom SNF unterstützten Professorin könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger medizinischer Diagnosegeräte ebnen.

Die elektrische Ladung ist eine der Kerneigenschaften, mit denen Moleküle miteinander in Wechselwirkung treten. Das Leben selber wäre ohne diese Eigenschaft...

Im Focus: The first precise measurement of a single molecule's effective charge

For the first time, scientists have precisely measured the effective electrical charge of a single molecule in solution. This fundamental insight of an SNSF Professor could also pave the way for future medical diagnostics.

Electrical charge is one of the key properties that allows molecules to interact. Life itself depends on this phenomenon: many biological processes involve...

Im Focus: Wie Metallstrukturen effektiv helfen, Knochen zu heilen

Forscher schaffen neue Generation von Knochenimplantaten

Wissenschaftler am Julius Wolff Institut, dem Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative Therapien und dem Centrum für Muskuloskeletale Chirurgie der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

2. Hannoverscher Datenschutztag: Neuer Datenschutz im Mai – Viele Unternehmen nicht vorbereitet!

16.01.2018 | Veranstaltungen

Fachtagung analytica conference 2018

15.01.2018 | Veranstaltungen

Tagung „Elektronikkühlung - Wärmemanagement“ vom 06. - 07.03.2018 in Essen

11.01.2018 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal mit neuem Onlineauftritt - Lösungskompetenz für alle IT-Szenarien

16.01.2018 | Unternehmensmeldung

Die „dunkle“ Seite der Spin-Physik

16.01.2018 | Physik Astronomie

Wetteranomalien verstärken Meereisschwund

16.01.2018 | Geowissenschaften