Onderzoekers van de Ruhr-Universität Bochum hebben geanalyseerd hoe groene algen complexe componenten van een waterstofproducerend enzym produceren. Het enzym, bekend als de hydrogenase, relevant kan zijn voor de biotechnologische productie van waterstof.

Daten, er is weinig bekend over de manier waarop organismen dit type hydrogenasen vormen onder natuurlijke omstandigheden. Met behulp van nieuwe synthetische biologische methoden, het team rond Dr Anne Sawyer, PhD-student Yu Bai, universitair docent dr. Anja Hemschemeier en prof. dr. Thomas Happe van de in Bochum gevestigde onderzoeksgroep Photobiotechnology, ontdekte dat een specifieke eiwitmachinerie in de chloroplasten van groene algen nodig is voor de productie van een functionele hydrogenase. De onderzoekers publiceerden hun bevindingen in Het Plantenjournaal .

Complexe structuur

Het team werkte met de eencellige alg Chlamydomonas reinhardtii. Deze organismen hebben een specifieke eiwitmachinerie in verschillende regio's van de cellen die enzymen assembleren - b.v. in de fotosynthese-geleidende chloroplasten en in de celvloeistof, d.w.z. het cytoplasma.

Een enzym dat een dergelijke assemblage vereist, is het HYDA1-enzym, die een complexe cofactor bevat, dat is het gebied binnen het enzym waar de daadwerkelijke waterstofproductie plaatsvindt. De cofactor bestaat uit een cluster van vier ijzer- en vier zwavelatomen; een configuratie die vaak wordt aangetroffen in enzymen. Wat is ongebruikelijk, echter, is dat een tweede cluster van twee extra ijzeratomen eraan bindt voor de waterstofkatalyse.

Speciale eiwitmachines nodig

gelukkig, Sawyer en hun collega's wilden de elementen identificeren die nodig zijn voor het produceren van de cofactor in de levende cel. Ze introduceerden hydrogenase-precursoren in verschillende regio's van de groene algencel, namelijk in de chloroplast en het cytoplasma. De eiwitmachinerie in de chloroplast was de enige die een functionerend hydrogenase kon samenstellen. De machinerie in het cytoplasma kon de complexe cofactor niet produceren.

Bacterieel enzym in groene algen

Bij een volgende proef de onderzoekers implanteerden de blauwdruk van een bacteriële hydrogenase in het groene algengenoom. Chlamydomonas reinhardtii gebruikte het om een ​​functioneel enzym te produceren dat efficiënt waterstof genereert.

"Op basis van deze bevindingen we kunnen biotechnologische methoden ontwikkelen, om te komen tot een efficiënte waterstofproductie in groene algen, " zegt Happe. "We weten nu dat de machinerie die enzymen in de chloroplasten assembleert uniek en onvervangbaar is."