Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Potenzial für eine grüne Wasserstoff-Wirtschaft

10.01.2018

Erstmalige Charakterisierung einer sensorischen [FeFe] Hydrogenase gelungen

Hydrogenasen sind Enzyme, die in der Lage sind, Wasserstoffgas (H2) aus Protonen im wässrigen Milieu zu erzeugen. Eine Reaktion, die eine große Relevanz für eine potentielle zukünftige grüne Wasserstoffwirtschaft birgt.


sensorische Hydrogenase

Bakterien, die diese Enzyme enthalten, produzieren H2 häufig als Abfallprodukt ihres Zucker-basierten Metabolismus in Abwesenheit von Sauerstoff. Andere Bakterien können den Wasserstoff als Energiequelle nutzen. Hydrogenasen, die Schlüsselenzyme in beiden Prozessen sind nur unter speziellen Bedingungen erforderlich, d.h. ihre Synthese in dem Bakterium muss der Anwesenheit und Konzentration von H2 angepasst werden.

Diese Regulation wird durch sogenannte sensorische oder regulatorische Hydrogenasen erreicht, die in der Lage sind, selbst kleinste Mengen von H2 im Medium zu detektieren und diese Information an die Protein-Synthesemaschinerie (für katalytische Hydrogenasen) weiterzuleiten.

Bis heute hat sich eine Klasse von Sensor-Hydrogenasen der Charakterisierung komplett entzogen, nämlich die der wichtigen [FeFe]-Hydrogenasen (HydS). Jetzt ist es einem Team von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Chemische Ernergiekonversion in Mülheim an der Ruhr und dem Institute of Low Temperature Science an der University of Hokkaido (Japan) gelungen, HydS aus dem thermophilen Bakterium Thermotoga maritima herzustellen und zu charakterisieren.1

Dieser Erfolg basiert auf der kürzlich entwickelten Technik der künstlichen Maturierung des Enzyms (Esselborn et al. Nat. Chem. Biol. 2013), sowie dem Einsatz moderner spektroskopischer Methoden, die zeigten wie das Protein das katalytische Zentrum in eleganter Weise feinabstimmt und es dadurch für seine sensorische Funktion optimiert.

Die Wissenschaftler zeigen, dass das katalytische Zentrum sehr empfindlich auch kleinste Mengen H2 detektiert, was dem Bakterium eine sehr effektive Signalübertragung erlaubt. Diese Ergebnisse stellen einen wesentlichen Schritt im Verständnis der Funktion der sensorischen Hydrogenasen dar. Die Kenntnis der Änderungen der Aminosäureumgebung im Sensor im Vergleich zu den katalytischen [FeFe]-Hydrogenasen ist ein wichtiges Element für das tiefere Verständnis dieser

Wasserstoff-umsetzenden bzw. -erzeugenden Proteine. Die umfassende Entschlüsselung des Mechanismus der Hydrogenasen bietet die Grundlage, um bessere bioinspirierte Katalysatoren für den Einsatz in Brennstoffzellen und Wasserelektrolyseuren zu entwickeln. Ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer Energiewirtschaft, die auf Wasserstoff als Energieträger basiert.


1. Chongdar N, Birrell JA, Pawlak K, Sommer C, Reijerse EJ, Rüdiger O, Lubitz W, Ogata H (in press) J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.7b11287

Förderung
Diese Arbeit wurde unterstützt durch die Max-Planck-Gesellschaft und durch JSPS KAKENHI grant number 16K21748.

Original-Publikation
Nipa Chongdar, James A. Birrell, Krzysztof Pawlak, Constanze Sommer, Edward J. Reijerse, Olaf Rüdiger, Wolfgang Lubitz, Hideaki Ogata: Unique spectroscopic properties of the H-cluster in a putative sensory [FeFe] hydrogenase, Journal of the American Chemical Society, 2017, DOI: 10.1021/jacs.7b11287
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.7b11287

Pressekontakt

Prof. Dr. Wolfgang Lubitz
Max-Planck-Institut für Chemische Energie Konversion
Phone: +49-(0)208-306-3508
Email: wolfgang.lubitz@cec.mpg.de

Dr. Hideaki Ogata
Institute of Low Temperature Science, Hokkaido University
Phone: +81-(0)11-706-6884
Email: hideaki.ogata@pop.lowtem.hokudai.ac.jp

Weitere Informationen:

https://cec.mpg.de/aktuelles/pressemitteilungen/pressemitteilungen/

Christin Ernst M.A. | Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neues aus der Schaltzentrale
18.07.2018 | Karl-Franzens-Universität Graz

nachricht Chemische Waffe durch laterale Gen-Übertragung schützt Wollkäfer gegen schädliche Pilze
18.07.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vernetzte Beleuchtung: Weg mit dem blinden Fleck

18.07.2018 | Energie und Elektrotechnik

BIAS erhält Bremens größten 3D-Drucker für metallische Luffahrtkomponenten

18.07.2018 | Verfahrenstechnologie

Verminderte Hirnleistung bei schwachem Herz

18.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics