Искусственный фермент для извлечения энергии кислорода

Источник: phys.org

Кислород атмосферного воздуха — изобильный и дешевый ресурс. Его энергию можно использовать в топливных элементах, где кислород (О₂) восстанавливается до воды (H₂O). Но для этого необходимы катализаторы с высокой эффективностью и стабильностью. Самыми мощными являются природные катализаторы — ферменты, такие, как гемуглеродная оксидаза (heme carbon oxidase, HCO). Но большинство натуральных энзимов слишком большие, слишком дорогие в производстве и слишком нестабильные в эксплуатации. Команда ученых Университета Иллинойса (США) под руководством профессора Йи Лю разработала искусственный фермент — аналог HCO, но более стойкий и дешевый. Энзим был получен путем введения в миоглобин одного остатка тирозина и двух остатков гистадина.

Он способен восстанавливать кислород до воды в течение более 1000 циклов. Процесс идет с минимальным освобождением активных форм кислорода (промежуточные продукты, снижающие эффективность реакции и повреждающие компоненты топливных батарей). Как пояснил профессор Лю, для окончательного подтверждения проекта необходимо получение изображений кристаллических структур фермента с высоким разрешением. Эта работа была выполнена Говардом Робинсоном, специалистом Национального синхротронного источника излучения (NSLS) Брукхейвенской лаборатории США. В будущем планируется ввод в эксплуатацию нового синхротронного центра, NSLS-II. Тогда станет возможным исследовать фермент как методом рентгеновской кристаллографии, так и методом монокристаллической спектроскопии.