Anne Sawyer a acquis de nouvelles connaissances sur la machinerie protéique des algues vertes. Crédit : RUB, Kramer
Des chercheurs de la Ruhr-Universität Bochum ont analysé comment les algues vertes fabriquent des composants complexes d'une enzyme productrice d'hydrogène. L'enzyme, connue sous le nom d'hydrogénase, peut être pertinent pour la production biotechnologique d'hydrogène.
À ce jour, on sait peu de choses sur la façon dont les organismes forment ce type d'hydrogénases dans des conditions naturelles. En utilisant de nouvelles méthodes de biologie synthétique, l'équipe autour du Dr Anne Sawyer, Doctorant Yu Bai, professeur assistant Dr Anja Hemschemeier et Prof Dr Thomas Happe du groupe de recherche basé à Bochum Photobiotechnology, découvert qu'une machinerie protéique spécifique dans les chloroplastes d'algues vertes est nécessaire à la production d'une hydrogénase fonctionnelle. Les chercheurs ont publié leurs découvertes dans Le Journal des Plantes .
Structure complexe
L'équipe a travaillé avec l'algue unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii. Ces organismes ont une machinerie protéique spécifique dans différentes régions des cellules qui assemble les enzymes - par ex. dans les chloroplastes conducteurs de photosynthèse et dans le liquide cellulaire, c'est-à-dire le cytoplasme.
Une enzyme qui nécessite un tel assemblage est l'enzyme HYDA1, qui contient un cofacteur complexe, qui est la zone à l'intérieur de l'enzyme où la production réelle d'hydrogène a lieu. Le cofacteur est constitué d'un amas de quatre atomes de fer et de quatre atomes de soufre; une configuration fréquemment trouvée dans les enzymes. Ce qui est inhabituel, cependant, est qu'un deuxième groupe de deux atomes de fer supplémentaires s'y lie pour la catalyse de l'hydrogène.
Thomas Happe et Anne Sawyer. Crédit : RUB, Kramer
Machines spéciales de protéines nécessaires
Bonheur, Sawyer et leurs collègues avaient l'intention d'identifier les éléments nécessaires à la production du cofacteur dans la cellule vivante. Ils ont introduit des précurseurs d'hydrogénase dans différentes régions de la cellule d'algue verte, à savoir dans le chloroplaste et le cytoplasme. La machinerie protéique dans le chloroplaste était la seule capable d'assembler une hydrogénase fonctionnelle. La machinerie dans le cytoplasme ne pouvait pas produire le cofacteur complexe.
Enzyme bactérienne dans les algues vertes
Dans un essai ultérieur, les chercheurs ont implanté le modèle d'une hydrogénase bactérienne dans le génome de l'algue verte. Chlamydomonas reinhardtii l'a utilisé pour produire une enzyme fonctionnelle qui générait efficacement de l'hydrogène.
« Sur la base de ces constatations, nous pouvons développer des méthodes biotechnologiques, afin d'obtenir une production efficace d'hydrogène dans les algues vertes, " dit Happe. "Nous savons maintenant que la machinerie qui assemble les enzymes dans les chloroplastes est unique et irremplaçable."
