為利用藻類酶生產氫氣鋪平道路
“鐵硫([FeS])簇是必需的、廣泛分布的蛋白質輔因子,在細胞中發揮多種功能,”波鴻魯爾大學托馬斯·哈佩教授領導的光生物技術研究小組的主要作者 Rieke Haas 解釋道。它們參與催化化學反應、電子轉移、感知不斷變化的環境條件以及合成其他復雜的金屬輔因子。
藻類產氫的 [FeFe] 氫化酶也有一個 [FeS] 簇——一個獨特的催化中心。它有助于在溫和的反應條件下生產綠色能源載體氫,這一事實使其成為面向未來能源生產的關鍵研究重點。“除了鐵和硫原子外,它的輔因子還含有其他配體,使氫的轉化成為可能,”Rieke Haas 解釋說。“這意味著輔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。”為此,生物體需要一個適合這一過程的生物合成裝置,其中包括三種負責主要合成步驟的酶。特別是,參與最終組裝步驟的酶 HydF 的作用在很大程度上仍未得到解釋。
單個氨基酸發揮什么作用?
研究人員利用位點特異性誘變技術獲得了有關輔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的新見解。HydF 在配體的合成過程中發揮作用,而配體對于氫周轉質子的傳遞至關重要。利用氫氣生產測量和 ATR-FTIR 光譜等方法,該團隊對 HydF 的工作原理以及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 以前未知的功能,這些新發現可能有助于闡明 [FeFe]-氫化酶獨特輔因子的生物合成。
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