Pod određenim uslovima, neke alge su u stanju da proizvode vodonik — veoma tražen izvor zelene energije. Njegova proizvodnja se odvija u jedinstvenom katalitičkom centru jednoćelijskih algi i moguća je samo ako su prisutni određeni kofaktori relevantnih proteina.
Istraživači sa Univerziteta Rur u Bohumu, Nemačka, identifikovali su kako se sastavlja takav kofaktor, takozvani klaster vodonika. Konkretno, oni opisuju prethodno neobjašnjenu ulogu enzima HidF, koji je uključen u završne korake sklapanja. Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Američkog hemijskog društva.
„Gvozdeno-sumporni ([FeS]) klasteri su esencijalni, široko rasprostranjeni proteinski kofaktori koji obavljaju širok spektar funkcija u ćeliji“, objašnjava vodeći autor Rieke Haas iz istraživačke grupe za fotobiotehnologiju koju vodi profesor Thomas Happe sa Univerziteta Ruhr u Bohumu. Oni su uključeni, na primer, u katalizaciju hemijskih reakcija, prenos elektrona, otkrivanje promenljivih uslova okoline i sintezu drugih složenih metalnih kofaktora.
Hidrogenaze algi koje proizvode vodonik [FeFe] takođe imaju klaster [FeS] — jedinstveni katalitički centar. Činjenica da olakšava proizvodnju vodonika zelene energije u uslovima blagih reakcija čini ga ključnim istraživačkim prioritetom za proizvodnju energije orijentisane na budućnost.
„Pored atoma gvožđa i sumpora, njegov kofaktor sadrži i druge ligande koji omogućavaju konverziju vodonika“, objašnjava Has. „To znači da biosinteza kofaktora zahteva složen niz različitih koraka sinteze kako bi se obezbedile sve potrebne komponente.“
Da bi se to postiglo, organizmu je potreban biosintetički aparat prilagođen ovom procesu, koji uključuje tri enzima koji su odgovorni za glavne korake sinteze. Konkretno, uloga enzima HidF, koji je uključen u završne korake sklapanja, ostala je uglavnom neobjašnjena.
Koju ulogu igraju pojedinačne aminokiseline?
Istraživači su koristili mutagenezu specifičnu za mesto da bi stekli nove uvide u to kako je prekursor kofaktora integrisan u enzim i kako su pojedinačne aminokiseline uključene u sidrenje i sintezu. HidF igra ulogu tokom sinteze liganda koji je neophodan za isporuku protona za promet vodonika.
Koristeći metode kao što su merenje proizvodnje vodonika i ATR-FTIR spektroskopija, tim je prikupio detaljnije razumevanje o tome kako HidF funkcioniše i, posebno, o ulozi specifičnih aminokiselina. Pružajući uvid u ranije nepoznatu funkciju enzima sazrevanja HidF, ovi novi nalazi mogu pomoći da se baci svetlo na biosintezu jedinstvenog kofaktora [FeFe]-hidrogenaza.
