A nitrogenase dependente de vanádio pode ligar duas moléculas de CO simultaneamente
p O cofator ferro-vanádio (FeV) na nitrogenase dependente de vanádio foi feito para reagir com monóxido de carbono (CO) e, em seguida, gaseado sob pressão, permitindo que duas moléculas do substrato sejam visualizadas na forma ligada. O cofator FeV é um dos maiores e mais complexos centros metálicos em proteínas atualmente conhecidos. Consiste em sete íons de ferro (cinza), 9 íons de enxofre (amarelo), um carbono central (preto), e um íon vanádio (verde), e também carrega um íon carbonato e uma molécula de homocitrato como ligantes orgânicos. Crédito:Oliver Einsle
p Através da fixação biológica do elemento nitrogênio pela enzima nitrogenase, organismos ganham acesso ao nitrogênio molecular (N
2 ) na atmosfera da Terra, que é essencial para a construção de estruturas celulares. Além disso, uma variante da nitrogenase dependente de vanádio pode reduzir o gás tóxico monóxido de carbono (CO) a hidrocarbonetos. Essas reduções de N
2 e CO estão entre os processos mais importantes da química industrial, pois são usados para produzir fertilizantes e combustíveis sintéticos. Contudo, os pesquisadores ainda não foram capazes de decifrar as diferentes vias das duas reações. p Dr. Michael Rohde da equipe do Prof. Dr. Oliver Einsle no Instituto de Bioquímica da Universidade de Freiburg, em colaboração com dois grupos de pesquisa da Freie Universität Berlin, agora foi capaz de mostrar como o sítio ativo da nitrogenase dependente de vanádio é capaz de se ligar a duas moléculas de CO simultaneamente, criando assim a base para combinar os átomos de carbono espacialmente adjacentes de ambas as moléculas em um processo redutivo. Os pesquisadores recentemente apresentaram seus resultados na revista.
Avanços da Ciência .
p As reduções industriais de N
2 e CO - conhecido como processos Haber-Bosch e Fischer-Tropsch, respectivamente - requerem altas temperaturas e pressão. Enquanto N
2 redução leva ao produto biodisponível de amônio (NH
4
+
), pelo menos dois átomos de carbono se combinam durante a conversão de CO. O produto de reação predominante é o etileno (eteno, C
2 H
4 ), um gás incolor que desempenha um papel importante não só nos combustíveis, mas também na produção de plásticos. Embora a clivagem de uma ligação N-N na fixação de nitrogênio seja quimicamente fundamentalmente diferente da formação de uma ligação C-C na redução de CO, os cientistas já suspeitavam que a nitrogenase usa os mesmos princípios mecanicistas básicos para ambas as reações.
p Em um trabalho anterior, a equipe liderada por Rohde and Einsle usou nitrogenase para reagir com o gás CO, resultando na ligação específica de uma única molécula. Em seu estudo atual, que se baseia neste trabalho, os pesquisadores mostram que gaseificaram cristais desse primeiro estado com CO sob pressão e depois os submeteram a análises cristalográficas de raios-X. Isso permitiu que observassem diretamente como uma segunda molécula de CO se liga. “A forma de nitrogenase obtida desta forma, com duas moléculas de CO no sítio ativo, provavelmente representa um estado bloqueado, "Rohde explica, "mas fornece pistas diretas sobre o mecanismo da enzima." Como resultado, A equipe de Einsle pode agora delinear um mecanismo detalhado de redução do CO por meio da nitrogenase.
