Tokyo Tech Araştırmacıları Yapay Fotosentezin Kapısını Araladı 3 dakikada okunabilir

Tokyo Teknoloji Enstitüsünde çalışan Profesör Takafumi Ueno liderliğinde gerçekleşen çığır açıcı bir çalışmada araştırmacılar, olağanüstü katalitik özelliklere sahip hibrit katı katalizörler oluşturmak için hücre içi mühendisliğin gücünden yararlandı. Protein kristallerinden türetilen bu katalizörler, yapay fotosentez için büyük umut vaat ediyor ve sürdürülebilir enerji üretimi için potansiyel çözümler sunuyor.

Protein kristalleri, normal kristaller gibi çeşitli özelliklere ve büyük bir özelleştirme potansiyeline sahip iyi düzenlenmiş moleküler yapılar olarak dikkat çekiyor. Onları diğerlerinden ayıran şey, hücresel malzemelerden kendiliğinden bir araya gelme konusundaki doğal yetenekleri, bu da sentez maliyetlerini ve çevresel etkiyi önemli ölçüde azaltıyor.

Bununla birlikte, mevcut metodolojiler bu kristallere yalnızca küçük moleküllerin ve temel proteinlerin bağlanmasını sınırlayarak, enzim immobilizasyonu alanında kullanılmamış büyük bir potansiyel bırakıyor. Bu sınırlamayı gidermek için Profesör Takafumi Ueno liderliğindeki Tokyo Tech araştırma ekibi, yapay fotosenteze yönelik hibrit katı katalizörler üretmek için hücre içi mühendisliği basit bir in vitro(laboratuvar ortamında ya da yapay koşullarda) işlemle birleştiren yenilikçi bir strateji tasarladı.

Bu çığır açan katalizörlerin temeli, ipek böceklerini enfekte eden bir virüsten elde edilen bir protein monomerinde yatmaktadır. Araştırmacılar, bu proteinden sorumlu geni Escherichia coli bakterisine dahil ederek , N-terminal a-sarmal (H1) etkileşimleri yoluyla kendiliğinden stabil çokyüzlü kristallere (PhC’ler) dönüşen trimerlerin oluşumunu teşvik etti. Ekip daha sonra mayadan alınan format dehidrojenaz (FDH) geninin değiştirilmiş bir versiyonunu sunarak bunu bir adım daha ileri götürdü ve H1 terminallerine sahip FDH enzimlerinin üretimine yol açtı. Bu da bakteri hücrelerinde dikkate değer hibrid H1-FDH@PhC kristallerinin ortaya çıkmasına neden oldu.

Araştırmacılar, sonikasyon ve gradyan santrifüjlemeyi içeren ustaca bir ekstraksiyon süreci aracılığıyla hibrit kristalleri E. coli bakterisinden başarıyla aldı. Bir sonraki adım, kristallerin yapay bir ışığa duyarlılaştırıcı olan eozin Y (EY) içeren bir çözeltiye batırılmasını içeriyordu. EY moleküllerini barındırabilen merkezi bir kanalla donatılmış genetiği değiştirilmiş protein monomerleri, EY’nin hibrit kristallere stabil bağlanmasını kolaylaştırarak önemli miktarlarda kompleks elde edilmesini sağladı.

Başarılı bir şekilde ilerletilen sürecin sonucunda araştırma  ekibi, fotosentezi taklit ederek ışığa maruz kaldığında karbondioksiti (CO2) formata (HCOO-) dönüştürebilen oldukça aktif, geri dönüştürülebilir ve termal olarak kararlı EY-H1-FDH@PhC katalizörleri üretmeyi başardı. Sürecin tamamı ele alındığında ise yapılan bu çalışma, biyomühendisliğin karmaşık işlevsel malzemelerin sentezini kolaylaştırma potansiyelini ortaya koydu.

Araştırma ayrıca, sürdürülebilir enerji üretiminin ve çevresel etkinin azaltılmasının önünü açabilecek yenilikçi çözümler sunarak daha yeşil bir gelecek için umut vaat ediyor.

Kaynak: https://phys.org/news/2023-07-artificial-photosynthesis-protein-crystals-bacteria.html

Benzer İçerikler

Yorum Gönder

Email adresiniz yayınlanmayacak. İşaretleri alanları doldurmak zorunludur.

3 × 5 =

Paylaşım