МОСКВА, 13 дек - РИА Новости. Американские и немецкие химики создали водородную "фабрику" из нескольких бактериальных белков, которая поглощает свет, запасает его энергию в виде молекул водорода и делает это в два раза эффективнее оригинальных ферментов бацилл, говорится в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Группа ученых под руководством Джона Гольбека (John Golbeck) из университета штата Пенсильвания в городе Стейт Колледж (США) "склеила" ферменты сразу двух бацилл - фотосинтезирующий комплекс цианобактерии синекокка (Synechococcus sp.) и белки-"фабрики" водорода, выделенные из генома ацито-бутановой бактерии (Clostridium acetobutylicum).
Синекокки и другие цианобактерии преобразуют энергию света в питательные вещества при помощи так называемых фотосистем I и II, которые включают в себя несколько десятков отдельных компонентов - белков, жиров и пигментов-хлорофиллов. Первая система захватывает фотоны видимого излучения и преобразует их энергию в свободные электроны, которые вторая половина использует для сборки молекул питательных веществ.
Как отмечают Гольбек и его коллеги, эта система работает не слишком эффективно вне бактерии, так как электроны очень долго путешествуют от одного компонента фотосистемы к другому. Исследователи усовершенствовали природный механизм, прикрепив к основной молекуле фотосистемы I два белка ацито-бутановой бактерии, использующие свободные электроны для расщепления молекул воды и выделения молекулярного водорода.
Как отмечается в статье, первый из них - Fe-Fe гидрогеназа - отвечает за восстановление водорода, а второй - цитохром - за ускорение переноса электронов из фотосистемы I в центр реакции в гидрогеназе.
Ученые проверили работу своего изобретения - они подготовили несколько различных смесей из буферной жидкости и искусственного хлорофилла, облучили их с помощью прожектора и замерили уровни водорода.
Выяснилось, что добавление "хвоста" цитохрома значительно повышает скорость восстановления водорода - его количество увеличилось примерно в 6,67 раза по сравнению с чистым соединением гидрогеназы и фотосистемы I. Кроме того, буферная жидкость оказалась одним из важнейших факторов эффективности "фотофабрики" водорода - замена одного вещества на другое привела к десятикратному росту в производительности.
В статье подчеркивается, что реакция шла без снижения производительности в течение четырех часов и прекратилась только из-за того, что в растворе закончились некоторые необходимые ингредиенты. Работа фабрики возобновилась после добавления этих веществ и продолжалась в течение 100 последующих дней.
Самые удачные версии белка были примерно в два раза активнее оригинальных ферментов, которыми пользуется синекокк. При этом изобретение Гольбека и его коллег оказалось в 70 раз эффективнее прочих биохимических методов восстановления водорода.
Исследователи полагают, что стабильность и гибкость их изобретения поможет ему найти дорогу в промышленность и другие сферы жизни человека.
