Enzym als Katalysator

Effiziente CO2-Speicherform in Bakterium entdeckt

Die Filamente des Bakterium-Enzyms HDCR, das aus gasförmigem Wasserstoff und CO2 Ameisensäure produziert, sind wie ein Zopf umeinandergewickelt.

(Bild: Verena Resch/Innophore)

Forscher des Biozentrums der Universität Basel sowie der Universitäten Frankfurt am Main und Marburg haben in einem Bakterium ein Enzym aufgeschlüsselt, das eine effiziente Bindung von Kohlendioxid (CO2) ermöglicht. Die Wissenschaftler erhoffen sich dadurch neue Wege zur Speicherung des schädlichen Treibhausgases.

Das Enzym mit der Bezeichnung HDCR bildet laut Aussendung des Basler Biozentrums aus gasförmigem Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) Ameisensäure. Das ermögliche eine effiziente und langfristige Speicherung von CO2, was im Hinblick auf die sich stetig verschärfende Klimakrise von Bedeutung sein könne. Die Forschungsergebnisse wurden in der Wissenschaftszeitschrift „Nature“ veröffentlicht.

Das Enzym HDCR stammt aus dem Bakterium Thermoanaerobacter kivui, das erst 1981 im Kiwusee in Zentralafrika entdeckt wurde. Das wärmeliebende Bakterium lebt fernab von Sauerstoff, so unter anderem auch in der Tiefsee in heißen Unterwasserquellen. Es gedeiht bei knapp 70 Grad Celsius optimal, ernährt sich nur von Gasen und kann Zellmaterial allein aus Kohlendioxid und Stickstoff aufbauen.

Spezielle Struktur des Enzyms aufgeschlüsselt
Den Forschern ist es jetzt gelungen, die spezielle Struktur des Enzyms aufzuschlüsseln. Es setzt sich der Aussendung zufolge aus ungewöhnlich langen und ineinander verschlungenen, sogenannten Filamenten zusammen. Diese fadenförmige Struktur funktioniere offensichtlich wie ein Elektronen-leitender Nanodraht, der für die Highspeed-Bindung der beiden Gase verantwortlich sei, berichten die Forscher.

In diesem Enzym werde diese chemische Reaktion effizienter durchgeführt als in allen bisher bekannten chemischen Katalysatoren, heißt es weiter. „Die in HDCR gefundenen Strukturen zeigen uns neue Wege auf, um CO2 zu binden und Wasserstoff als Energiequelle zu nutzen“, wird Ben Engel, der Forschungsgruppenleiter am Basler Biozentrum, zitiert.

Die Ergebnisse würden auch die Bedeutung wissenschaftlicher Grundlagenforschung an verschiedenen biologischen Organismen verdeutlichen, so Engel weiter. Denn: „Die Natur steckt voller erstaunlicher Überraschungen.“