{"id":136058,"date":"2023-12-08T07:02:00","date_gmt":"2023-12-08T06:02:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=136058"},"modified":"2023-12-06T11:01:06","modified_gmt":"2023-12-06T10:01:06","slug":"die-bremse-der-biokatalyse-losen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/die-bremse-der-biokatalyse-losen\/","title":{"rendered":"Die Bremse der Biokatalyse l\u00f6sen"},"content":{"rendered":"\n\n
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\"Anja
Anja Hemschemeier, Jifu Duan und Eckhard Hofmann (von links) haben an der Studie zusammengearbeitet. \u00a9 RUB, Marquard<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

Enzyme aus Mikroorganismen k\u00f6nnen unter bestimmten Bedingungen Wasserstoff (H2<\/sub>) herstellen, was sie zu m\u00f6glichen Biokatalysatoren f\u00fcr biobasierte H2<\/sub>-Technologien macht. Um diese Wasserstoffproduktion effizient zu gestalten, versuchen Forschende, m\u00f6gliche limitierende Faktoren herauszufinden und auszuschalten. Dazu geh\u00f6rt Formaldehyd, das als nat\u00fcrliches Stoffwechselprodukt in Zellen vorkommt und die besonders leistungsf\u00e4hige [FeFe]-Hydrogenase hemmt. Den zugrunde liegenden Mechanismus konnte ein Team der Photobiotechnologie der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum aufkl\u00e4ren und ausschalten. Die Forschenden berichten im Journal of the American Chemical Society vom 20. November 2023<\/a>.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Wie ein Konservierungsmittel H2<\/sub>-bildende Biokatalysatoren beeinflusst<\/h3>\n\n\n\n

Formaldehyd ist unter anderem als Konservierungsmittel bekannt, aber es kommt auch als nat\u00fcrliches Stoffwechselprodukt in lebenden Zellen vor. Vor zw\u00f6lf Jahren konnten Wissenschaftler*innen der Universit\u00e4t Oxford, Gro\u00dfbritannien, und der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum bereits zeigen, dass dieses weit verbreitete Molek\u00fcl eine besondere Klasse von Biokatalysatoren hemmt: die besonders effizienten Wasserstoff-bildenden Hydrogenasen des Zwei-Eisen-Typs, sogenannte [FeFe]-Hydrogenasen. <\/p>\n\n\n\n

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\u201eDas war eine interessante Entdeckung, da Formaldehyd sowohl den nat\u00fcrlichen H2<\/sub>-Stoffwechsel von Mikroorganismen als auch isolierte Hydrogenasen in biotechnologischen Anwendungen hemmen k\u00f6nnte\u201c, so Dr. Jifu Duan, Erstautor der aktuellen Arbeit.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Molekularer Mechanismus der Formaldehyd-Vergiftung aufgekl\u00e4rt<\/h3>\n\n\n\n

Nachdem verschiedene theoretische Studien Hypothesen aufgestellt hatten, wie das Formaldehyd-Molek\u00fcl auf die [FeFe]-Hydrogenasen wirken k\u00f6nnte, ist es dem Team um Jifu Duan und Prof. Dr. Eckhard Hofmann gelungen, den molekularen Mechanismus experimentell aufzukl\u00e4ren. Anhand von Strukturen von mit Formaldehyd behandelten [FeFe]-Hydrogenasen, die durch Protein-Kristallografie gewonnen wurden, konnten sie zeigen, dass Formaldehyd mit dem aktiven Zentrum der Biokatalysatoren reagiert \u2013 einem anorganischen Proteinteil, an welchem Protonen und Elektronen zu Wasserstoff umgesetzt werden.<\/p>\n\n\n\n

Dar\u00fcber hinaus aber verbindet sich Formaldehyd mit einem weiteren wichtigen Proteinanteil, der mittels einer schwefelhaltigen chemischen Gruppe f\u00fcr den Transport der Protonen zum aktiven Zentrum hin n\u00f6tig ist. Wenn die Wissenschaftler*innen diesen Teil durch einen anderen ersetzten, konnte Formaldehyd seine hemmende Wirkung kaum noch entfalten.<\/p>\n\n\n\n

Die neuen Erkenntnisse k\u00f6nnten f\u00fcr H2<\/sub>-Technologien eine Rolle spielen<\/h3>\n\n\n\n
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\u201eZuk\u00fcnftige biotechnologische Anwendungen von [FeFe]-Hydrogenasen k\u00f6nnten durchaus die Anwesenheit von Formaldehyd beinhalten, sodass unsere ver\u00e4nderten, Formaldehyd-resistenten Biokatalysatoren hier zum Einsatz kommen k\u00f6nnten\u201c, erkl\u00e4rt Jifu Duan. \u201eWir glauben auch, dass unsere Erkenntnisse auf andere Biokatalysatoren \u00fcbertragen werden k\u00f6nnen.\u201c <\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

Dies k\u00f6nnte f\u00fcr biobasierte Industrieprozesse eine Rolle spielen, aber auch f\u00fcr das Verst\u00e4ndnis von Stoffwechselwegen in lebenden Organismen.<\/p>\n\n\n\n

F\u00f6rderung<\/h3>\n\n\n\n

Die Arbeiten wurden unterst\u00fctzt durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen individueller F\u00f6rderung und des Graduiertenkollegs MiCon.<\/p>\n\n\n\n

Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n\n\n\n

Jifu Duan, Astrit Veliju, Oliver Lampret, Lingling Liu, Yadav Shanika, Ulf-Peter Apfel, Fraser Armstrong, Anja Hemschemeier, Eckhard Hofmann: Insights Into the Molecular Mechanism of Formaldehyde Inhibition of [FeFe]-hydrogenases, in: Journal of the American Chemical Society, 2023, DOI: 10.1021\/jacs.3c07800<\/a><\/p>\n\n\n\n

Pressekontakt<\/h3>\n\n\n\n

Dr. Jifu Duan
Photobiotechnologie
Abteilung Pflanzenbiochemie
Fakult\u00e4t f\u00fcr Biologie und Biotechnologie
Ruhr-Universit\u00e4t Bochum
Tel.: +49 234 32 24496
E-Mail: jifu.duan@ruhr-uni-bochum.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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