科学者たちは空気を電気に変換する酵素を見つけました

オーストラリアの研究者が空気をエネルギーに変換できる酵素を発見しました。

オーストラリアの研究者が空気をエネルギーに変換できる酵素を発見しました。 最近権威あるジャーナルで発表された研究 自然は、酵素が空気中の少量の水素を利用して電流を生成することを示しています。 この突破口は文字通り希薄な空気からエネルギーを生成できる装置の開発のための道を開いてくれます。

この発見はDr。 Rhys Grinter、Ashleigh Kropp、博士が率いる科学者チームによって行われました。 オーストラリアのメルボルンにあるMonash University Biomedicine Discovery InstituteのChris Greening教授です。 研究チームは、土壌によく見られる細菌由来の水素消費酵素を生産し研究しました。

チームの最近の仕事によると、多くの細菌が栄養不足の環境で大気中の水素をエネルギー源として使用することが示されています。 「我々は、バクテリアが南極の土壌、火山クレーター、深海を含む成長し生き残るのに役立つエネルギー源として空気中の微量水素を使用できることをしばらく知っていました」とGreening教授は言いました。 「しかし、私たちはこれまで彼らがどのようにこのようなことをしたのか分からなかった」

これで 自然 論文では、研究者は大気中の水素を使用する酵素を抽出した。 マイコバクテリウムスメグマティス。 彼らはHucと呼ばれるこの酵素が水素ガスを電流に変えることを示しました。

Grinter博士は、「Hucは非常に効率的です。 既知の他の全ての酵素および化学触媒とは異なり、大気レベルより低いレベルの水素も消費する。 これは私たちが呼吸する空気のわずか0.00005％です。

研究者らは、大気中の水素酸化の分子青写真を明らかにするために、いくつかの最先端の方法を使用した。 彼らは、原子構造と電気経路を決定するために高度な顕微鏡（cryo-EM）を使用して、これまでこの方法で報告された最も分解された酵素構造を生成するために境界を広げました。 彼らはまた、精製された酵素が微小水素濃度で電気を生成することを実証するために電気化学という技術を使用しました。

Ms。 Kroppによって行われた研究室の研究は、精製されたHucを長期間保存できることを示しています。

「驚くほど安定しています。 酵素を凍結したり、80度まで加熱したりできます。[{” attribute=””>Celsius, and it retains its power to generate energy,” Ms. Kropp said. “This reflects that this enzyme helps bacteria to survive in the most extreme environments.”

Huc is a “natural battery” that produces a sustained electrical current from air or added hydrogen. While this research is at an early stage, the discovery of Huc has considerable potential to develop small air-powered devices, for example as an alternative to solar-powered devices.

The bacteria that produce enzymes like Huc are common and can be grown in large quantities, meaning we have access to a sustainable source of the enzyme. Dr. Grinter says that a key objective for future work is to scale up Huc production. “Once we produce Huc in sufficient quantities, the sky is quite literally the limit for using it to produce clean energy.”

Reference: “Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen” by Rhys Grinter, Ashleigh Kropp, Hari Venugopal, Moritz Senger, Jack Badley, Princess R. Cabotaje, Ruyu Jia, Zehui Duan, Ping Huang, Sven T. Stripp, Christopher K. Barlow, Matthew Belousoff, Hannah S. Shafaat, Gregory M. Cook, Ralf B. Schittenhelm, Kylie A. Vincent, Syma Khalid, Gustav Berggren and Chris Greening, 8 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05781-7