p As hidrogenases podem converter hidrogênio com a mesma eficiência dos caros catalisadores de platina. A fim de torná-los utilizáveis ​​para aplicações biotecnológicas, os pesquisadores estão decifrando detalhadamente como funcionam. Uma equipe da Ruhr-Universität Bochum e da Universidade de Oxford agora relata na revista Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) que a transferência de prótons e elétrons pela enzima ocorre espacialmente separada, mas, no entanto, está acoplado e, portanto, um fator decisivo para a eficiência. O artigo foi publicado online em 10 de agosto de 2020. p Produtores de hidrogênio mais eficientes

p A chamada classe de [FeFe] -hidrogenases, que são encontrados, por exemplo, em algas verdes, são os produtores de hidrogênio mais eficientes da natureza. Eles podem produzir e dividir o hidrogênio. A reação química real ocorre no local ativo enterrado nas profundezas da enzima. "Os elétrons e prótons necessários para a reação devem, portanto, encontrar uma maneira eficiente de chegar lá, "explica o Dr. Oliver Lampret do Grupo de Pesquisa em Fotobiotecnologia em Bochum, um dos autores do artigo. O transporte de elétrons ocorre por meio de um fio elétrico, por assim dizer, consistindo em vários aglomerados de ferro-enxofre. Os prótons são transportados para o centro ativo por meio de uma via de transferência de prótons que consiste em cinco aminoácidos e uma molécula de água.

p "Embora se soubesse que havia um mecanismo de transferência de elétrons acoplado a prótons, pesquisadores até agora presumiram que o acoplamento ocorre apenas no próprio centro ativo, "diz o professor Thomas Happe, Chefe do Grupo de Pesquisa em Fotobiotecnologia.

p A engenharia de proteínas torna o acoplamento visível

p A equipe manipulou as hidrogenases de tal forma que a transferência de prótons foi significativamente mais lenta, mas o hidrogênio ainda pode ser convertido. Usando eletroquímica dinâmica, eles mostraram que a conversão de hidrogênio diminuiu significativamente e mais importante, foram necessários superpotenciais significativos para catalisar a produção ou divisão de hidrogênio. Ao manipular a via de transferência de prótons, os pesquisadores reduziram indiretamente a taxa de transferência de elétrons.

p "Como as duas rotas de transferência são espacialmente separadas, assumimos que um acoplamento cooperativo de longo alcance de ambos os processos é necessário para uma catálise eficiente, "conclui Oliver Lampret. As descobertas devem ajudar a desenvolver catalisadores de hidrogenase miniaturizados mais eficientes no futuro.