氢化酶具有生物技术意义，因为它们能够有效地产生氢。“为了优化它们用于工业应用，我们首先需要了解蛋白质外壳如何吸收和激活化学辅助因子的过程，”Thomas Happe教授说。由位于波鸿的光生物技术研究小组的Oliver Lampret和Thomas Happe领导的团队于2019年7月23日在“ 美国国家科学院院刊”（简称PNAS）上发表了这一结果。

研究人员研究了[FeFe] - 氢化酶的亚组，它们是最有效的氢气生产者。在自然界中，它们可以在绿藻中找到。在它们的蛋白质支架中，酶具有活性中心，即所谓的H-簇，其中产生氢。它由两个结构元素组成：一个含有四个铁和四个硫原子的簇，以及催化辅助因子，它由两个铁和两个硫原子组成。“这种辅助因子是酶的关键，”Oliver Lampret解释道。

生物合成的最后一步

在自然界中，随后在蛋白质支架的生物合成之后将辅因子掺入酶中 - 这是一种高度复杂的过程。只有这样，氢化酶才具有催化活性。研究人员使用蛋白质工程，蛋白质薄膜电化学和红外光谱法澄清了该过程的精确顺序。

研究小组表明，带负电荷的辅助因子特异性地通过带正电荷的成熟通道进入酶内部，然后牢固地锚定在蛋白质壳中。特别柔软的结构元件在此起到铰链的作用，确保蛋白质折叠不同并牢固地包裹和保护整合的辅助因子。蛋白质环境和辅因子的相互作用对于稳定催化剂形式的辅因子是必不可少的。

“我们假设[FeFe] - 氢化酶不仅以这种方式获得它们的辅助因子，而且其机制也发生在其他金属酶中。”Happe说。