Usando uma técnica recém-desenvolvida e uma das fontes de raios-X mais avançadas do mundo, pesquisadores do Japão, A Alemanha e os EUA estão estudando enzimas que podem produzir gás hidrogênio. Compreender essas reações pode ser importante no desenvolvimento de uma economia de combustível limpo movida a hidrogênio. Crédito:Cramer Lab, UC Davis
Usando uma técnica recém-desenvolvida, pesquisadores do Japão, A Alemanha e os EUA identificaram uma etapa chave na produção de gás hidrogênio por uma enzima bacteriana. Compreender essas reações pode ser importante no desenvolvimento de uma economia de combustível limpo movida a hidrogênio.
A equipe estudou hidrogenases - enzimas que catalisam a produção de hidrogênio a partir de dois organismos amplamente distribuídos: Chlamydomonas reinhardtii , uma alga unicelular e Desulfovibrio desulfuricans, uma bactéria.
Em ambos os casos, suas enzimas hidrogenase têm um sítio ativo com dois átomos de ferro.
“Entre as hidrogenases, [FeFe] hidrogenase tem a maior taxa de renovação (taxa de produção de hidrogênio molecular) e, portanto, tem um papel potencial na futura economia de hidrogênio, por um uso direto ou por um complexo sintético que tem um centro de reação semelhante, "disse o professor Stephen P. Cramer do Departamento de Química da UC Davis e co-autor do artigo, juntamente com os alunos de pós-graduação Cindy C. Pham (co-primeira autora) e Nakul Mishra e o cientista do projeto Hongxin Wang no mesmo departamento.
Os pesquisadores usaram uma técnica chamada espectroscopia vibracional ressonante nuclear (NRVS) para acompanhar as estruturas vibracionais e analisar a atividade nos átomos de ferro da enzima. NRVS requer equipamento especial, e atualmente está disponível apenas em quatro sites no mundo:o síncrotron SPring-8 em Hyogo, Japão, onde este estudo foi realizado; a Fonte Avançada de Fótons do Laboratório Nacional de Argonne, Illinois; a Instalação Europeia de Radiação Síncrotron em Grenoble, França; e Petra-III em Hamburgo, Alemanha.
A alga verde unicelular Chlamydomonas reinhardtii tem uma enzima à base de ferro que pode gerar gás hidrogênio. Crédito:JGI
Usando NRVS, a equipe conseguiu mostrar que os átomos de ferro formam brevemente um hidreto (ferro-hidrogênio) antes de liberar o hidrogênio molecular (H2). É o primeiro experimento bem-sucedido desse tipo em hidrogenases naturais [FeFe], Disse Wang.
"O resultado bem-sucedido desta pesquisa é devido à ampla colaboração entre bioquímicos, espectroscopistas, físicos experimentais e teóricos, "Wang disse." Isso inicia uma jornada para buscar informações específicas sobre o ferro para todos os intermediários da hidrogenase [FeFe] no futuro. "
Autores adicionais no artigo, publicado online no Jornal da American Chemical Society são:Vladimir Pelmenschikov, Universidade Técnica de Berlim, Alemanha; James Birrell, Constanze Sommer, Edward Reijerse e Wolfgang Lubitz, Instituto Max Planck para Conversão de Energia Química, Mülheim an der Ruhr, Alemanha; Casseday Richers e Thomas Rauchfuss, Universidade de Illinois; Kenji Tamasaku e Yoshitaka Yoda, SPring-8, Hyogo, Japão. O trabalho foi financiado em parte por doações do National Institutes of Health e da Max Planck Society.
