발견된 효소는 공기를 전기로 바꾸어 에너지 꿈을 실현하는 새로운 청정 방법입니다.

호주 과학자들이 대기 중 소량의 수소를 사용하여 전류를 생성함으로써 공기를 에너지로 변환하는 효소를 발견했습니다.

문제의 효소는 Huc(“Huck”로 발음)라고 불립니다. 그것은 박테리아에 의해 만들어지며 토양, 바다, 화산 분화구, 심지어 남극 대륙에서 성장과 생존을 돕습니다.

모나쉬 미생물학자들은 이제 이것이 희박한 공기에서도 전기를 만들 수 있다는 사실을 발견했습니다.

중요한 발견은 Nature 저널에 요약되어 있습니다. 연구팀은 Monash의 Rhys Grinter 박사, PhD 학생 Ashleigh Kropp 및 Biomedicine Discovery Institute의 Chris Greening 교수가 이끌었습니다.

Greening 교수의 연구실은 박테리아가 에너지를 얻는 방법을 전문으로 다루고 있습니다. Grinter 박사의 연구실은 박테리아를 구성하는 분자 기계와 그 작동 방식에 중점을 두고 있습니다.

“우리는 박테리아가 공기 중의 미량 수소를 에너지원으로 사용할 수 있다는 사실을 오랫동안 알고 있었습니다.”라고 Greening 교수는 말했습니다. "하지만 우리는 지금까지 그들이 어떻게 이런 일을 했는지 몰랐습니다."

Huc는 수소 가스 제거제 역할을 하며 알려진 다른 모든 효소 및 화학 촉매와 달리 대기 수준 이하의 가스를 소비할 수 있습니다.

이런 방식으로 이는 공기나 첨가된 수소로부터 작은 전류를 생성하는 천연 배터리와 같습니다. 과학은 그것이 어떻게 작동했는지에 대해 난처해졌습니다. 이 발견은 말 그대로 허공에서 전기의 형태로 에너지를 만드는 장치를 만드는 방법을 열어줍니다.

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"우리가 정말로 원했던 것은 대기 중 수소를 제거할 수 있는 박테리아로부터 Huc를 분리하는 것이었습니다."라고 Grinter 박사는 말했습니다. “이러한 환경 박테리아는 배양하기 어려운 경우가 많기 때문에 이는 어려운 일입니다. 그래서 우리는 일련의 새로운 방법을 개발했습니다. 먼저 박테리아를 배양한 다음 이를 깨뜨린 다음 화학을 사용하여 이 단일 구성 요소를 분리하려고 시도했습니다."

선택된 박테리아는 마이코박테리움 스메그마티스(Mycobacterium smegmatis)로, 1884년 오스트리아에서 피부병을 연구하던 의사 Sigmund Lustgarten에 의해 발견되었습니다. 이러한 맥락에서 분리되어 있음에도 불구하고 M. smegmatis는 일반적으로 토양에 살고 질병을 일으키지 않으며 사촌 결핵에 대한 유기체 모델로 사용되기 때문에 상대적으로 잘 연구됩니다.

"또한 박테리아를 연구하거나 구성 요소를 정제하는 데 중요한 것 중 하나는 게놈을 변경할 수 있다는 것입니다."라고 그는 말합니다. 유전자를 추가하고 제거한 후 복합체를 정제할 수 있는 약간의 추가 DNA를 넣으십시오. 이러한 도구는 M. smegmatis를 위해 존재합니다.”

팀원 Ashleigh Kropp은 박테리아 세포에서 Huc를 추출하는 것을 포함하여 많은 실험실 작업을 수행했습니다.

“우리는 Huc에 우리가 존재하는지 몰랐던 추가 구성 요소가 있다는 것을 발견했습니다.”라고 그는 말합니다.

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“이것을 이용해 Huc은 대규모 단지를 형성하고, 이를 제거하면 Huc은 더 이상 큰 단지를 형성하지 않습니다. 이 구성 요소와 복합체는 Huc가 세포에서 어떻게 기능하는지에 매우 중요하다는 것이 밝혀졌습니다.”

실험실 연구에서는 정제된 Huc가 장기간 보관될 수 있음을 보여주었습니다.

“매우 안정적이에요. 효소를 얼리거나 섭씨 80°까지 가열하는 것이 가능하며, 에너지를 생성하는 힘을 유지합니다.”라고 Kropp은 말합니다. "이것은 이 효소가 박테리아가 가장 극한 환경에서 생존하는 데 도움이 된다는 것을 반영합니다."

Grinter 박사는 “이를 실현하기 위해 해야 할 일이 많지만 잠재적인 응용 분야도 많습니다.”라고 말합니다. “정밀 화학 물질의 합성에는 분자에 대한 매우 구체적인 변형이 필요하며 이는 화학적으로 수행하기 어려울 수 있습니다. Huc는 산업 화학 합성에서 이러한 화학적 변형을 수행하기 위해 공기 중 소량의 수소에서 전자를 사용할 수 있습니다.”

Huc는 수소 센서로도 사용될 수 있습니다. Huc는 수소가 존재할 때 전류를 생성합니다. Huc를 전기 회로에 배치하면 이 전류를 측정하여 수소 농도를 결정할 수 있습니다.