Водень є найважливішим продуктом, який виробляється в усьому світі щорічно в обсязі понад 60 мільйонів тонн.
Однак, більше 95 % його виробництва припадає на парове перетворення викопного палива – енергоємний процес, в результаті якого утворюється двоокис вуглецю. Якби ми могли замінити хоча б частину цього процесу біогідрогенними водоростями, які виробляються за допомогою світла та води, це мало б значний вплив.
Вчені перепрограмують фотосинтез, щоб забезпечити наше майбутнє
По суті, це те, що тільки що було досягнуто в лабораторії Кевіна Реддінга, професора Школи молекулярних наук та директора Центру біоенергетики і фотосинтезу. Їх дослідження під назвою “Photosystem I -hydrogenase chimera that makes hydrogen in vivo” зовсім нещодавно було опубліковано в журналі “Energy and Environmental Science” (Наука про енергетику та навколишнє середовище).
Кевін Реддінг і його група здійснили справжній прорив в реінжинірингу комплексу “Фотосистема I”, – пояснив Ян Гулд, виконуючий обов’язки директора Школи молекулярних наук, яка входить до складу Коледжу ліберальних мистецтв і наук.
Загальновідомо, що рослини й водорості, а також ціанобактерії використовують фотосинтез для виробництва кисню та “палива”, причому останні є окислювальними речовинами, такими як вуглеводи і водень. Існує два пігментно-білкових комплексу, які організовують первинні реакції світла при фотосинтезі кисню: Фотосистема I (PSI) і Фотосистема II (PSII).
Водорості (у цій роботі одноклітинні зелені водорості Chlamydomonas reinhardtii, або “Chlamy” для стислості) мають фермент, званий гідрогеназа, який використовує електрони, які він отримує з білка ferredoxin, що зазвичай використовується для переправи електронів з PSI в різні пункти призначення. Проблема полягає в тому, що водоростева гідрогеназа швидко і необоротно дезактивується киснем, який постійно виробляється PSII.
У цьому дослідженні докторант і перший автор Андрій Канігін створив генетичну химеру PSI і гідрогеназу таким чином, що вони співіснують і активні. Ця нова збірка перенаправляє електрони від фіксації вуглекислого газу до виробництва біогідрогена.
Таким чином, реінжиніринг фундаментальних процесів фотосинтетичних мікроорганізмів пропонує дешеву і поновлювану платформу для створення біофабрик, здатних управляти складними електронними реакціями, що живляться тільки від Сонця та використовують воду як джерело електронів організмами.
Натхнення: econet.ru