Meine Merkliste
my.bionity.com  
Login  

Potenzial für eine grüne Wasserstoff-Wirtschaft

Erstmalige Charakterisierung einer sensorischen [FeFe] Hydrogenase gelungen

11.01.2018

Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion

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.

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. 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.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion
Mehr über Max-Planck-Gesellschaft
  • News

    Weniger Versuchstiere dank sekundärer Nanobodies

    Antikörper sind aus biologischer Forschung und medizinischer Diagnostik nicht mehr wegzudenken. Sie herzustellen ist jedoch zeitintensiv, kostspielig und erfordert den Einsatz vieler Tiere. Wissenschaftler am Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie in Göttingen haben nun sogen ... mehr

    Gedränge in der Haut

    Die menschliche Haut ist ein bemerkenswertes Organ, das den Körper vor Krankheitserregern oder giftigen Substanzen schützt. Sie passt sich unserem Körper perfekt an und erneuert sich über die gesamte Lebenszeit ständig. Um ein solch komplexes und dynamisches Verhalten zu ermöglichen, hat je ... mehr

    Bakterien verteidigen sich um fast jeden Preis

    Auch Bakterien haben Feinde – im Wasser ernähren sich zum Beispiel einzellige Wimperntierchen, die sogenannten Ciliaten, mit Vorliebe von den Mikroben. Diese schützen sich mit diversen Tricks vor den Räubern, welche die Ciliaten wiederum auszuhebeln versuchen. So entsteht ein evolutionärer ... mehr

  • Videos

    Epigenetics - packaging artists in the cell

    Methyl attachments to histone proteins determine the degree of packing of the DNA molecule. They thereby determine whether a gene can be read or not. In this way, environment can influence the traits of an organism over generations. mehr

    Biomaterials - patent solutions from nature

    Animals and plants can produce amazing materials such as spider webs, wood or bone using only a few raw materials available. How do they achieve this? And what can engineers learn from them? mehr

    Chaperone - Faltungshelfer in der Zelle

    In der Zelle geht es manchmal zu wie beim Brezelbacken: Damit ein Protein richtig funktionieren kann muss seine Aminosäurekette in die richtige Form gebracht werden. Franz-Ulrich Hartl erforscht, wie die sogenannten Chaperone als Faltungshelfer der Proteine wirken. mehr

  • Forschungsinstitute

    Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

    Max-Planck-Institute betreiben Grundlagenforschung in den Natur-, Bio-, Geistes- und Sozialwissenschaften im Dienste der Allgemeinheit. Die Max-Planck-Gesellschaft greift insbesondere neue, besonders innovative Forschungsrichtungen auf, die an den Universitäten in Deutschland noch keinen od ... mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.