Bilim adamları temiz yakıt için fotosentezi yeniden tasarladılar.

Hidrojen, dünya çapında her yıl 60 milyon tondan fazla üretilen önemli bir üründür. Bununla birlikte, yüzde 95’inden fazlası enerji yoğun ve karbondioksit üreten bir süreç olan fosil yakıtların buharla yeniden şekillendirilmesi ile yapılmaktadır. Bunun bir kısmını bile ışık ve su yoluyla yapılan alg biyohidrojeniyle değiştirebilseydik, bunun önemli bir etkisi olurdu. Bilim adamları

Bu esasen, Moleküler Bilimler Okulu profesörü ve Biyoenerji ve Fotosentez Merkezi direktörü Kevin Redding laboratuvarında az önce elde edilen şeydir. Yeniden kablolama fotosentezi başlıklı araştırmaları, in vivo hidrojen üreten bir Fotosistem I -hidrojenaz kimera, çok yakın zamanda yüksek etkili Enerji ve Çevre Bilimi dergisinde yayınlandı .

Redding, “Yaptığımız, yüksek enerjili elektronların fotosentezden kesilmesinin ve canlı bir hücrede alternatif kimyayı çalıştırmak için kullanılabileceğini göstermek” dedi. “Burada hidrojen üretimini örnek olarak kullandık.”

Liberal Sanat ve Bilim Koleji’nin bir parçası olan Moleküler Bilimler Okulu geçici müdürü Ian Gould, “Kevin Redding ve grubu, Photosystem I kompleksinin yeniden yapılandırılmasında gerçek bir atılım yaptı.” Diyerek şöyle devam etti: “Doğanın farklı, ama aynı derecede kritik bir süreci gerçekleştirmek için tasarladığı karmaşık bir protein yapısını yönlendirmenin bir yolunu bulmakla kalmadılar, bunu moleküler düzeyde yapmanın en iyi yolunu buldular.”

Bitkilerin ve alglerin yanı sıra siyanobakterilerin oksijen ve “yakıtlar” üretmek için fotosentez kullandıkları, bunların ikincisinin karbonhidratlar ve hidrojen gibi oksitlenebilir maddeler olduğu yaygın bir bilgidir . Oksijenik fotosentezde ışığın birincil reaksiyonlarını düzenleyen iki pigment-protein kompleksi vardır: Fotosistem I (PSI) ve Fotosistem II (PSII).

Algler (bu çalışmada, tek hücreli yeşil alg Chlamydomonas reinhardtii veya kısaca ‘Chlamy’), normalde PSI’dan çeşitli hedeflere elektronları feribot etmek için kullanılan protein ferredoxin’den elektron kullanan hidrojenaz adı verilen bir enzime sahiptir. Bir problem, alg hidrojenazının PSII tarafından sürekli olarak üretilen oksijen tarafından hızla ve geri dönüşü olmayan bir şekilde inaktive edilmesidir.

Bu çalışmada, doktora öğrencisi ve ilk yazar Andrey Kanygin, PSI ve hidrojenazın genetik bir kimerasını yarattı, böylece birlikte toplanıp in vivo aktif olacaklar. Bu yeni montaj elektronları karbondioksit fiksasyonundan biyohidrojen üretimine yönlendiriyor.

“Bazı radikal olarak farklı yaklaşımların alınması gerektiğini düşündük – bu nedenle, elektronların büyük bir kısmını moleküler hidrojen yapmak için elektronların büyük bir kısmını su bölünmesinden (Fotosistem II ile) saptırmak için hidrojenaz enzimini doğrudan Fotosistem I’e bağlama konusundaki çılgın fikrimiz , “diye açıkladı Redding.

Yeni fotosistemi (PSI-hidrojenaz) ifade eden hücreler, birkaç gün boyunca ışığa bağımlı bir şekilde yüksek oranda hidrojen yaparlar.

Bu önemli sonuç, Royal World of Chemistry tarafından yayınlanan aylık bir kimya haber dergisi olan Chemistry World’de yayınlanacak olan bir makalede de yer alacak. Dergi, kimya dünyasında kimya bilimi topluluğunu etkilediği için araştırma, uluslararası iş haberleri ve hükümet politikası da dahil olmak üzere güncel gelişmeleri ele almaktadır.

Bu araştırmayı finanse eden NSF hibesi, ABD-İsrail İkili Bilimler Vakfı’nın (BSF) bir parçasıdır. Bu düzenlemede, ABD’li bir bilim adamı ve İsrailli bilim adamı ortak bir proje oluşturmak için güçlerini birleştirdiler. ABD ortağı NSF’ye ortak proje için hibe veriyor ve İsrailli ortak da ISF’ye (İsrail Bilim Vakfı) aynı hibe gönderiyor. Her iki kurum da BSF fonunu elde etmek için projeye fon sağlamayı kabul etmelidir. Redding’in BSF projesinin ortağı olan Tel Aviv Üniversitesi’nden Profesör Iftach Yacoby, yaklaşık sekiz yıl önce TAU’da başlayan ve alg biyohidrojen üretimini artırmanın farklı yollarına odaklanan genç bir bilim adamı.

Özetle, fotosentetik mikroorganizmaların temel süreçlerinin yeniden yapılandırılması, sadece güneş tarafından desteklenen ve elektron kaynağı olarak su kullanan zor elektron reaksiyonlarını sürdürebilen biyo-fabrikalar oluşturmak için ucuz ve yenilenebilir bir platform sunmaktadır.