能源界網獲悉：來自德國波鴻的一個研究小組已經確定了使用生物催化劑生產氫氣的關鍵細節(jié)。

在一定條件下，一些藻類能夠產生氫氣——一種廣受歡迎的綠色能源。它的生產發(fā)生在單細胞藻類擁有的獨特催化中心，只有在相關蛋白質的某些輔因子存在的情況下才有可能。德國波鴻魯爾大學(Ruhr-Universität Bochum)的研究人員已經確定了這種輔助因子，即所謂的氫團簇是如何組裝的。具體來說，他們在2024年5月31日的《JACS》刊物上描述了之前未解釋的HydF酶的作用，它參與了組裝的最后步驟。

該研究的第一作者Rieke Haas來自于波鴻魯爾大學Thomas Happe教授領導的光生物技術研究小組：

“鐵硫([FeS])簇是必不可少的，廣泛分布的蛋白質輔助因子，在細胞中執(zhí)行各種功能。”

“例如，它們參與催化化學反應、電子轉移、感知變化的環(huán)境條件和合成其他復雜的金屬輔因子。”

藻類的產氫[FeFe]氫化酶也有一個[FeS]簇——一個獨特的催化中心。它可以在溫和的反應條件下生產綠色能源載體氫，這使得它成為未來面向能源生產的研究重點。

Rieke Haas說道：“除了鐵原子和硫原子外，它的輔因子還含有使氫轉化成為可能的其他配體。”

“這意味著輔助因子的生物合成需要一系列復雜的不同合成步驟，以提供所有必要的成分。”要做到這一點，生物體需要為這一過程量身定制生物合成裝置，其中包括負責主要合成步驟的三種酶。特別是，參與最后組裝步驟的HydF酶的作用在很大程度上仍未得到解釋。

單個氨基酸起什么作用?研究人員使用位點特異性誘變技術，對輔助因子前體如何整合到酶中，以及單個氨基酸如何參與錨定和合成，獲得了新的見解。HydF在配體的合成過程中起著重要的作用，對氫轉換的質子傳遞至關重要。利用產氫測量和ATR-FTIR光譜等方法，研究小組對HydF的工作原理，特別是特定氨基酸的作用有了更詳細的了解。通過深入了解成熟酶HydF的未知功能，這些新發(fā)現(xiàn)可能有助于闡明[FeFe]-氫化酶的獨特輔因子的生物合成。

這項研究由德國研究基金會資助，它是德國卓越計劃(RESOLV卓越集群)和大眾汽車基金會的一部分。