Neue Enzyme im Kampf gegen CO2: Revolution in der Biokatalyse!

Neue Enzyme im Kampf gegen CO2: Revolution in der Biokatalyse!

Am 30. April 2025 präsentierte die Ruhr-Universität Bochum ein neues Fachbuch mit dem Titel „Biocatalysis“, herausgegeben von Prof. Dr. Dirk Tischler, einem angesehenen Biotechnologen der Universität. Dieses umfassende Werk umfasst 24 Kapitel, von denen sieben von Forschenden der Ruhr-Universität und eines aus Dortmund verfasst wurden. Es behandelt die breite Fachlichkeit von Biologie über Chemie bis hin zu Medizin und Biotechnologie, insbesondere die Anwendung von Biokatalysatoren, vor allem Enzymen, in industriellen Prozessen.

Das Buch thematisiert die Evaluierung und Identifikation neuer Enzyme sowie deren Anwendung in zellfreien und zellbasierten Formaten. Ein zentrales Anliegen ist die Enzymimmobilisierung sowie aktuelle Themen wie CO2-Eliminierung und CO2-basierte Techniken. Diese Themen sind sowohl für die Feinchemikalien-Produktion als auch den Abbau von PET von großer Bedeutung. news.rub.de berichtet auch, dass das Buch in der renommierten Reihe „Methods in Enzymology“ bei Academic Press veröffentlicht wurde und unter der ISBN 978-0443317880 verfügbar ist, einschließlich eines Volltextdownloads.

Die Relevanz neuer katalytischer Systeme

Diese Neubewertung von Biokatalysatoren ist besonders wichtig in Anbetracht der aktuellen Umweltproblematik. Der Bedarf an neuen Konzepten zur Nutzung von Kohlendioxid für eine zirkuläre Kohlenstoffwirtschaft wächst, um ökologische Fußabdrücke zu minimieren. In diesem Kontext sind Foto-, Elektro-, Thermo- und Biokatalyse bedeutende Werkzeuge, die vorzugsweise in wässrigen Lösungen operieren. pubmed.ncbi.nlm.nih.gov weist darauf hin, dass effiziente Systeme, die in Wasser arbeiten, selten sind.

Ein vielversprechender Ansatz ist die Identifizierung spezifischer Enzyme zur CO2-Reduktion. Dies beruht auf struktureller Analyse potenzieller CO2-Bindungsstellen und anschließenden Mutationen zur Optimierung der Katalysatoren. Insbesondere wurde die phenolische Säure-Decarboxylase von *Bacillus subtilis* (BsPAD) als Schlüsselkomponente identifiziert, die bei der wässrigen photocatalytischen CO2-Reduktion zu Kohlenmonoxid maßgeblich beiträgt.

• Mit modifizierten Varianten von BsPAD wurden Turnover-Zahlen (TONs) von bis zu 978 erzielt.
• Die Selektivität für Kohlenmonoxid über die Bildung von Wasserstoff betrug beeindruckende 93 %.
• Mutationen im aktiven Bereich von BsPAD führten zu weiteren Verbesserungen der Leistungsfähigkeit.
• Der Elektronentransfer erwies sich als geschwindigkeitsbestimmend und erfolgt über mehrstufiges Tunneln.

Der Ansatz wurde zusätzlich überprüft, indem acht andere Enzyme getestet wurden, die ebenfalls die gewünschte Aktivität zeigten. Dies deutet darauf hin, dass eine Vielzahl von Proteinen in der Lage ist, an der photocatalytischen CO2-Reduktion maßgeblich teilzunehmen.

Insgesamt ist das neu veröffentlichte Buch nicht nur ein wertvoller Beitrag zur Wissenschaft, sondern reflektiert auch einen entscheidenden Schritt in der Richtung einer nachhaltigeren und umweltfreundlicheren biotechnologischen Praxis.