在没有空气的情况下，微生物利用一种名为[FeFe]-氢化酶的酶来产生氢气。[FeFe]-氢化酶是已知最有效的产氢生物催化剂之一，也是绿色氢能的有前景的工具。然而，这些酶在暴露于空气中时会迅速被破坏，这限制了它们的工业应用。

现在，由德国波鸿鲁尔大学光生物技术小组和理论化学中心的科学家共同努力，分离出一种新型的氧稳定性[FeFe]-氢化酶，并揭示了其氧稳定性的“诀窍”。

研究结果发表在《美国化学会志》上。

为了寻找高度稳定的[FeFe]-氢化酶，研究团队开始从嗜热菌中寻找[FeFe]-氢化酶。利用生物信息学工具，他们发现了嗜热菌Thermosediminibacter oceani，这种菌在70摄氏度左右生长，并拥有一种潜在的有趣的[FeFe]-氢化酶。

了解高氧稳定性

在成功生产和分离这种新型 [FeFe]-氢化酶后，他们观察到其良好的热稳定性和前所未有的氧稳定性——即使在暴露于空气中几天后仍能存活。

“看到如此高的稳定性真是令人兴奋，”该研究的第一作者 Subhasri Ghosh 说。

研究人员利用产氢测量、光谱学、定点诱变、基于机器学习的结构预测以及分子动力学计算机模拟，对氧保护机制有了更深入的了解。他们发现，位于催化中心附近的额外含硫氨基酸对氧稳定性至关重要。

“此外，一组疏水性氨基酸会影响蛋白质动力学并有助于调节抗氧性，”Lars Schäfer 教授说。

领导这项研究的波鸿鲁尔大学光生物技术小组的托马斯·哈佩教授总结道：“我们确信，这些发现中的一些可以应用于其他[FeFe]-氢化酶，并可能有助于设计出更多氧稳定的[FeFe]-氢化酶。”

更多信息： Subhasri Ghosh 等人，《蛋白质动力学影响Thermosediminibacter oceani B 组 [FeFe]-氢化酶的 O2 稳定性》，《美国化学会志》 (2025)。期刊信息： 美国化学会志