Unempfindliches Bakterien-Enzym verwertet Wasserstoff |
Eine Forschungsgruppe der Philipps-Universität Marburg ist an der Entdeckung einer bislang unbekannten Funktion des Enzyms Aldehyd-Oxidoreduktase (AOR) beteiligt: Dieses nutzt demnach elementaren Wasserstoff, um organische Säuren Alkohol zu reduzieren. Die Ergebnisse haben Bedeutung für die chemische Verwertung von Biomasse.
„Wasserstoff ist ein sauberer Brennstoff für die Energieerzeugung“,
konstatiert Mitverfasser Johann Heider, der Mikrobiologie an der
Philipps-Universität Marburg lehrt. „Außerdem taugt er als billiges
Reduktionsmittel für die Herstellung nützlicher Verbindungen aus
Biomasse.“
Hydrogenase-Enzyme erfüllen dabei unterschiedliche
Funktionen. Einerseits entziehen sie dem Wasserstoff Elektronen, die sie
dann für biologische Reaktionen einsetzen. Andererseits erzeugen
Hydrogenasen Wasserstoff aus Protonen und geeigneten
Elektronenüberträgern. „Die bisher bekannten Hydrogenasen enthalten
Nickel- und Eisen-Atome und sind schwer handhabbar“, erläutert Heider.
„Denn meistens sind sie sehr empfindlich gegen Sauerstoff oder
Kohlenmonoxid, die in technischen Anwendungen oft zum Wasserstoff
beigemischt sind.“
Heiders Arbeitsgruppe an der
Philipps-Universität tat sich mit Professor Dr. Maciej Szaleniec vom
Jerzy-Haber-Institut in Krakau zusammen, um das Wolfram-haltige Enzym
AOR zu erforschen, das in Bakterien vorkommt. Das Team wies erstmals
nach, dass auch dieses Enzym in der Lage ist, Wasserstoff als
Reduktionsmittel für biochemische Reaktionen zu verwenden: „Wir geben
Beispiele für die Kopplung von AOR an industriell wichtige Substanzen,
die in der Feinchemie und der pharmazeutischen Industrie eingesetzt
werden“, sagt Heider.
Eine andere Funktion des Enzyms besteht in
der Umwandlung von organischen Säuren zu Aldehyden. „Dies kann genutzt
werden, um Abfallstoffe aus Holz mittels ‚grüner‘ Biochemie zu
wertvollen Chemikalien zu veredeln, die zum Beispiel als Treibstoffe
dienen können“, legt der Marburger Hochschullehrer dar. Aber das ist
noch nicht alles, wie er weiter ausführt: AOR ist außerdem viel
unempfindlicher gegen Sauerstoff und Kohlenmonoxid als die bisher
bekannten Hydrogenasen.
Den Artikel finden Sie unter:
https://www.uni-marburg.de/de/aktuelles/news/2022/unempfindliches-bakterien-enzym-verwertet-wasserstoff
Quelle: Philipps-Universität Marburg (07/2022)
Publikation: Agnieszka
Winiarska & al.: A tungsten enzyme using hydrogen as an electron
donor to reduce carboxylic acids and NAD+. ACS Catalysis 2022, DOI: https://doi.org/10.1021/acscatal.2c02147 |