Physiological and biochemical characterization of novel algal [FeFe]-hydrogenases

Physiologische und biochemische Charakterisierung neuartiger Algen-[FeFe]-Hydrogenasen

  • Various microalgae inherit fermentative enzymes from ancient prokaryotic origin, with effective \(H_2\)-producing catalysts ([FeFe]-hydrogenases). Equipped for light-driven water splitting, they convert light energy into chemical energy (\(H_2\)) via interactions with the photosynthetic electron transfer chain. The study focuses on \(\textit {Uronema belkae}\), expressing UbHydA1 (M1-type) and UbHydA2 (M3-type) during induced \(H_2\) metabolism. Experiments confirm \(H_2\) production linked to the photosynthetic electron transport chain through hydrogenases. [FeFe]-hydrogenases, especially M3-type, attract interest for high catalytic capacity. Results reveal interaction patterns, oxygen stability differences, and less-explored M3-type algal hydrogenases. M1-type algal hydrogenases interact with PetF, unlike UbHydA2, suggesting selective pressures on hydrogenase structures. AlphaFold2 predicts the HydA-PetF interaction at the distal [2Fe2S]-cluster, with potential impacts from amino acid residue differences.
  • Verschiedene Mikroalgen erben fermentative Enzyme von prokaryotischer Herkunft, mit H2-produzierenden Katalysatoren ([FeFe]-Hydrogenasen). Ausgestattet mit effektiver \(H_2\)-Produktion durch lichtgetriebene Wasserspaltung wandeln sie Lichtenergie in chemische Energie (\(H_2\)) durch Interaktionen mit der photosynthetischen Elektronentransportkette um. Fokus auf \(\textit {Uronema belkae}\), mit UbHydA1 (M1-Typ) und UbHydA2 (M3-Typ) während induziertem \(H_2\)-Metabolismus. Experimente bestätigen \(H_2\)-Produktion durch Hydrogenasen mit der photosynthetischen Elektronentransportkette. Ergebnisse zeigen Interaktionsmuster, Sauerstoffstabilität und weniger erforschte M3-Typ-Algenhydrogenasen. M1-Typ-Algenhydrogenasen interagieren mit PetF, im Gegensatz zu UbHydA2, Hinweis auf selektiven Druck bei der Evolution von Hydrogenasenstrukturen. AlphaFold2 sagt HydA-PetF-Interaktion am distalen [2Fe2S]-Cluster voraus, mit potenziellen Auswirkungen durch Aminosäurereste.

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Metadaten
Author:Ghazal Alsadat AlaviGND
URN:urn:nbn:de:hbz:294-108148
DOI:https://doi.org/10.13154/294-10814
Referee:Thomas HappeORCiDGND, Eckhard HofmannORCiDGND, Danja SchünemannGND
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2024/05/15
Date of first Publication:2024/05/15
Publishing Institution:Ruhr-Universität Bochum, Universitätsbibliothek
Granting Institution:Ruhr-Universität Bochum, Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Date of final exam:2023/12/04
Creating Corporation:Fakultät für Biologie und Biotechnologie
GND-Keyword:Wasserstofferzeugung; Hydrogenasen; Ferredoxine; Mikroalgen; Wasserstoffstoffwechsel
Institutes/Facilities:Fakultät für Biologie und Biotechnologie, Abteilung für Biochemie der Pflanzen, Arbeitsgruppe Photobiotechnologie
Dewey Decimal Classification:Naturwissenschaften und Mathematik / Biowissenschaften, Biologie, Biochemie
faculties:Fakultät für Biologie und Biotechnologie
Licence (German):License LogoKeine Creative Commons Lizenz - es gelten der Veröffentlichungsvertrag und das deutsche Urheberrecht