能源界網(wǎng)獲悉：來自德國波鴻的一個研究小組已經(jīng)確定了使用生物催化劑生產(chǎn)氫氣的關(guān)鍵細(xì)節(jié)。

在一定條件下，一些藻類能夠產(chǎn)生氫氣——一種廣受歡迎的綠色能源。它的生產(chǎn)發(fā)生在單細(xì)胞藻類擁有的獨特催化中心，只有在相關(guān)蛋白質(zhì)的某些輔因子存在的情況下才有可能。德國波鴻魯爾大學(xué)(Ruhr-Universität Bochum)的研究人員已經(jīng)確定了這種輔助因子，即所謂的氫團(tuán)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(xué)Thomas Happe教授領(lǐng)導(dǎo)的光生物技術(shù)研究小組：

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

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

藻類的產(chǎn)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(yīng)條件下生產(chǎn)綠色能源載體氫，這使得它成為未來面向能源生產(chǎn)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(zhuǎn)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(fù)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(fù)責(zé)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(shù)，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(zhuǎn)換的質(zhì)子傳遞至關(guān)重要。利用產(chǎn)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(xì)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。