과학자들은 공기를 전기로 전환시키는 효소를 발견했습니다

호주 연구원들이 공기를 에너지로 전환할 수 있는 효소를 발견했습니다.

호주 연구원들이 공기를 에너지로 전환할 수 있는 효소를 발견했습니다. 최근 권위 있는 저널에 발표된 연구 자연, 효소가 전류를 생성하기 위해 공기 중의 소량의 수소를 사용한다는 것을 보여줍니다. 이 혁신은 문자 그대로 허공에서 전력을 생성할 수 있는 장치의 개발을 위한 길을 열어줍니다.

이 발견은 Reese Grinter 박사, Ashley Krupp 박사가 이끄는 과학자 팀에 의해 이루어졌습니다. 호주 멜버른에 있는 Monash University의 Biomedical Discovery Institute의 Chris Greening 교수입니다. 연구팀은 토양에서 흔히 발견되는 박테리아로부터 수소를 소비하는 효소를 생산하고 연구했습니다.

팀의 최근 연구에 따르면 많은 박테리아가 영양이 부족한 환경에서 대기의 수소를 에너지원으로 사용합니다. Greening 교수는 “우리는 박테리아가 남극 토양, 화산 분화구 및 심해를 포함하여 성장하고 생존하는 데 도움이 되는 에너지원으로 공기 중의 미량 수소를 사용할 수 있다는 사실을 한동안 알고 있었습니다.”라고 말했습니다. “하지만 우리는 지금까지 그들이 어떻게 했는지 몰랐습니다.”

이에 자연 이 논문을 통해 연구원들은 대기 중 수소를 사용하는 효소를 추출했습니다. 마이코박테리움 스미어. 그들은 Huc라고 불리는 이 효소가 수소 가스를 전류로 변환한다는 것을 보여주었습니다.

Grinter 박사는 “Huc는 매우 효율적입니다. 알려진 다른 모든 화학 효소 및 촉매와 달리 대기 수준보다 낮은 수준(우리가 호흡하는 공기의 0.00005% 미만)의 수소를 소비합니다.”라고 Grinter 박사는 말합니다.

연구원들은 대기 중 수소 산화에 대한 분자 청사진을 밝히기 위해 몇 가지 최첨단 방법을 사용했습니다. 그들은 원자 구조와 전기적 경로를 결정하기 위해 첨단 cryo-EM 현미경(cryo-EM)을 사용하여 현재까지 이 방법으로 보고된 가장 분해능이 높은 효소 구조를 생성하기 위해 경계를 확장했습니다. 그들은 또한 정제된 효소가 정확한 수소 농도에서 전기를 생산한다는 것을 입증하기 위해 전기화학이라는 기술을 사용했습니다.

Krupp 씨의 연구 결과에 따르면 정제된 Huc를 장기간 보관할 수 있습니다.

놀랍도록 안정적입니다. 효소는 얼거나 80도까지 가열할 수 있습니다.[{” attribute=””>Celsius, and it retains its power to generate energy,” Ms. Kropp said. “This reflects that this enzyme helps bacteria to survive in the most extreme environments.”

Huc is a “natural battery” that produces a sustained electrical current from air or added hydrogen. While this research is at an early stage, the discovery of Huc has considerable potential to develop small air-powered devices, for example as an alternative to solar-powered devices.

The bacteria that produce enzymes like Huc are common and can be grown in large quantities, meaning we have access to a sustainable source of the enzyme. Dr. Grinter says that a key objective for future work is to scale up Huc production. “Once we produce Huc in sufficient quantities, the sky is quite literally the limit for using it to produce clean energy.”

Reference: “Structural basis for bacterial energy extraction from atmospheric hydrogen” by Rhys Grinter, Ashleigh Kropp, Hari Venugopal, Moritz Senger, Jack Badley, Princess R. Cabotaje, Ruyu Jia, Zehui Duan, Ping Huang, Sven T. Stripp, Christopher K. Barlow, Matthew Belousoff, Hannah S. Shafaat, Gregory M. Cook, Ralf B. Schittenhelm, Kylie A. Vincent, Syma Khalid, Gustav Berggren and Chris Greening, 8 March 2023, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-023-05781-7