На сегодняшний день мало что известно о том, как организмы образуют этот тип гидрогеназ в естественных условиях. Используя новые методы синтетической биологии, команда д-ра Анны Сойер, аспиранта Ю Бая, доцента д-ра Ани Хемшемайер и профессора д-ра Томаса Хаппе из исследовательской группы Photobiotechnology из Бохума обнаружила, что в хлоропластах зеленых водорослей требуется особый белковый механизм. для производства функциональной гидрогеназы. Исследователи опубликовали свои выводы в «Журнале растений».Сложная структура
Команда работала с одноклеточной водорослью Chlamydomonas reinhardtii. У этих организмов есть специфический белковый аппарат в разных областях клеток, который собирает ферменты — например, в проводящих фотосинтез хлоропластах и ??в клеточной жидкости, то есть в цитоплазме.
Одним из ферментов, требующих такой сборки, является фермент HYDA1, который содержит сложный кофактор, который представляет собой область внутри фермента, где происходит фактическое производство водорода. Кофактор состоит из кластера из четырех атомов железа и четырех атомов серы; конфигурация, часто встречающаяся в ферментах. Однако необычно то, что второй кластер из двух дополнительных атомов железа связывается с ним для водородного катализа.
Необходим специальный протеиновый аппаратХаппе, Сойер и их коллеги намеревались идентифицировать элементы, необходимые для производства кофактора в живой клетке.
Они ввели предшественники гидрогеназы в различные области клетки зеленых водорослей, а именно в хлоропласт и цитоплазму. Белковый аппарат в хлоропласте был единственным, способным собрать функционирующую гидрогеназу. Машины в цитоплазме не могли производить сложный кофактор.Бактериальный фермент в зеленых водорослях
В последующем испытании исследователи имплантировали план бактериальной гидрогеназы в геном зеленых водорослей. Chlamydomonas reinhardtii использовала его для производства функционального фермента, который эффективно генерировал водород.
«Основываясь на этих выводах, мы можем разработать биотехнологические методы, чтобы добиться эффективного производства водорода в зеленых водорослях», — говорит Хаппе. «Теперь мы знаем, что механизм, собирающий ферменты в хлоропластах, уникален и незаменим».