Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wasserstoffproduktion: So bauen Grünalgen ihre Enzyme zusammen

27.03.2017

Wie Grünalgen komplexe Bestandteile eines Wasserstoff produzierenden Enzyms herstellen, haben Forscher der Ruhr-Universität Bochum untersucht. Die Enzyme, auch Hydrogenasen genannt, sind für die biotechnologische Erzeugung des potenziellen Energieträgers interessant. Bislang ist wenig erforscht, wie Organismen unter natürlichen Umständen ihren speziellen Hydrogenase-Typ bilden.

Das Team um Dr. Anne Sawyer, Doktorandin Yu Bai, Privatdozentin Dr. Anja Hemschemeier und Prof. Dr. Thomas Happe von der Bochumer Arbeitsgruppe Photobiotechnologie fand mit neuen Methoden der synthetischen Biologie heraus, dass es eine spezielle Proteinmaschinerie in den Chloroplasten der Grünalgen braucht, um eine funktionstüchtige Hydrogenase herzustellen. Die Wissenschaftler berichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift „The Plant Journal“.


Anne Sawyer im Labor an der RUB

© RUB, Kramer


Thomas Happe und Anne Sawyer suchen nach effizienten Wegen für die biotechnolgische Wasserstoffproduktion.

© RUB, Kramer

Komplexer Aufbau

Das Team arbeitete mit der einzelligen Alge Chlamydomonas reinhardtii. In verschiedenen Bereichen der Zelle besitzen diese Organismen eine bestimmte Proteinmaschinerie, die Enzyme zusammensetzt – etwa in den Fotosynthese treibenden Chloroplasten oder in der Zellflüssigkeit, dem Zytoplasma.

Das Enzym HYDA1 besitzt einen besonders komplex aufgebauten Bereich: den sogenannten Kofaktor, also den Ort im Enzym, an dem die eigentliche Wasserstoffproduktion stattfindet. Der Kofaktor besteht aus einem Cluster von vier Eisen- und vier Schwefelatomen; diese Konfiguration findet sich häufig in Enzymen. Ungewöhnlich ist jedoch, dass sich für die Wasserstoffkatalyse daran ein zweites Cluster aus zwei zusätzlichen Eisenatomen bindet.

Besondere Proteinmaschinerie erforderlich

Happe, Sawyer und ihre Kollegen wollten herausfinden, was es braucht, um den Kofaktor in der lebenden Zelle zu produzieren. Sie brachten Vorstufen der Hydrogenase in verschiedene Bereiche der Grünalgenzelle ein, nämlich in die Chlorplasten und in das Zytoplasma. Allein die Proteinmaschinerie in den Chloroplasten war in der Lage, daraus eine funktionierende Hydrogenase zusammenzubauen. Die Maschinerie im Zytoplasma konnte den komplexen Kofaktor hingegen nicht herstellen.

Bakterienenzym in der Grünalge

In weiteren Tests schleusten die Forscher den Bauplan für eine bakterielle Hydrogenase in das Genom der Grünalge ein. Chlamydomonas reinhardtii produzierte daraus ein funktionierendes Enzym, das effizient Wasserstoff herstellte.

„Diese Erkenntnisse sind für uns eine Grundlage, um Grünalgen biotechnologisch auf eine effizientere Wasserstoffproduktion zu trimmen“, sagt Happe. „Wir wissen jetzt, dass die Maschinerie, die die Enzyme in den Chloroplasten zusammenbaut, etwas Besonderes und nicht Ersetzbares ist.“

Förderung

Die Forscher erhielten finanzielle Unterstützung vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen des ERA-Syn-Bio-Projekts „Sun-2-Chem“.

Originalveröffentlichung

Anne Sawyer, Yu Bai, Yinghua Lu, Anja Hemschemeier, Thomas Happe: Compartmentalisation of [FeFe]-hydrogenase maturation in Chlamydomonas reinhardtii, in: The Plant Journal, 2017, DOI: 10.1111/tpj.13535

Pressekontakt

Prof. Dr. Thomas Happe
Arbeitsgruppe Photobiotechnology
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 Neuer Behandlungsansatz für Juckreizgeplagte
15.08.2018 | Universität Zürich

nachricht Cholestase: Riss in Lebermembran lässt Galle abfließen
15.08.2018 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

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: Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

Computersimulationen zeigen neues Verhalten von Antiskyrmionen bei zunehmenden elektrischen Strömen

Skyrmionen sind magnetische Nanopartikel, die als vielversprechende Kandidaten für neue Technologien zur Datenspeicherung und Informationsverarbeitung gelten....

Im Focus: Unraveling the nature of 'whistlers' from space in the lab

A new study sheds light on how ultralow frequency radio waves and plasmas interact

Scientists at the University of California, Los Angeles present new research on a curious cosmic phenomenon known as "whistlers" -- very low frequency packets...

Im Focus: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

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

Macht Sinn: Fraunhofer entwickelt Sensorsystem für KMU

15.08.2018 | Energie und Elektrotechnik

Magnetische Antiteilchen eröffnen neue Horizonte für die Informationstechnologie

15.08.2018 | Informationstechnologie

FKIE-Wissenschaftler präsentiert neuen Ansatz zur Detektion von Malware-Daten in Bilddateien

15.08.2018 | Informationstechnologie

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