I ricercatori della Ruhr-Universität Bochum hanno analizzato come le alghe verdi producono componenti complessi di un enzima che produce idrogeno. L'enzima, nota come idrogenasi, possono essere rilevanti per la produzione biotecnologica di idrogeno.

Ad oggi, poco si sa sul modo in cui gli organismi formano questo tipo di idrogenasi in condizioni naturali. Utilizzando nuovi metodi di biologia sintetica, il team intorno alla dottoressa Anne Sawyer, Dottorando Yu Bai, l'assistente professoressa Anja Hemschemeier e il prof. Dr. Thomas Happe del gruppo di ricerca Photobiotechnology con sede a Bochum, hanno scoperto che è necessario uno specifico macchinario proteico nei cloroplasti algali verdi per la produzione di un'idrogenasi funzionale. I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati in Il diario delle piante .

Struttura complessa

Il team ha lavorato con l'alga unicellulare Chlamydomonas reinhardtii. Questi organismi hanno uno specifico macchinario proteico in diverse regioni delle cellule che assembla gli enzimi, ad es. nei cloroplasti che conducono la fotosintesi e nel fluido cellulare, cioè il citoplasma.

Un enzima che richiede tale assemblaggio è l'enzima HYDA1, che contiene un cofattore complesso, che è l'area all'interno dell'enzima dove avviene l'effettiva produzione di idrogeno. Il cofattore è costituito da un cluster di quattro atomi di ferro e quattro di zolfo; una configurazione che si trova frequentemente negli enzimi. Ciò che è insolito, però, è che un secondo cluster di due atomi di ferro aggiuntivi si lega ad esso per la catalisi dell'idrogeno.

Sono necessari macchinari speciali per le proteine

felice, Sawyer ei loro colleghi intendevano identificare gli elementi necessari per produrre il cofattore nella cellula vivente. Hanno introdotto precursori dell'idrogenasi in diverse regioni della cellula algale verde, vale a dire nel cloroplasto e nel citoplasma. Il macchinario proteico nel cloroplasto era l'unico in grado di assemblare un'idrogenasi funzionante. Il macchinario nel citoplasma non è stato in grado di produrre il complesso cofattore.

Enzima batterico nelle alghe verdi

In una successiva prova, i ricercatori hanno impiantato il progetto di un'idrogenasi batterica nel genoma delle alghe verdi. Chlamydomonas reinhardtii lo ha utilizzato per produrre un enzima funzionale che ha generato in modo efficiente l'idrogeno.

"Sulla base di questi risultati, possiamo sviluppare metodi biotecnologici, al fine di ottenere una produzione efficiente di idrogeno nelle alghe verdi, " dice Happe. "Ora sappiamo che il macchinario che assembla gli enzimi nei cloroplasti è unico e insostituibile".