Utilizzando una tecnica di nuova concezione e una delle sorgenti di raggi X più avanzate al mondo, ricercatori dal Giappone, La Germania e gli Stati Uniti stanno studiando enzimi in grado di produrre gas idrogeno. Comprendere queste reazioni potrebbe essere importante per sviluppare un'economia pulita alimentata dall'idrogeno. Credito:Cramer Lab, UC Davis
Utilizzando una tecnica di nuova concezione, ricercatori dal Giappone, La Germania e gli Stati Uniti hanno identificato un passaggio chiave nella produzione di gas idrogeno da parte di un enzima batterico. Comprendere queste reazioni potrebbe essere importante per sviluppare un'economia pulita alimentata dall'idrogeno.
Il team ha studiato le idrogenasi, enzimi che catalizzano la produzione di idrogeno da due organismi ampiamente distribuiti: Chlamydomonas reinhardtii , un'alga unicellulare e Desulfovibrio desulfuricans, un batterio.
In entrambi i casi, i loro enzimi idrogenasi hanno un sito attivo con due atomi di ferro.
"Tra le idrogenasi, La [FeFe] idrogenasi ha il più alto tasso di rotazione (tasso di produzione di idrogeno molecolare) e quindi ha un ruolo potenziale nella futura economia dell'idrogeno, o mediante un uso diretto o mediante un complesso sintetico che ha un centro di reazione simile, ", ha affermato il professor Stephen P. Cramer del Dipartimento di chimica della UC Davis e coautore del documento insieme agli studenti laureati Cindy C. Pham (co-primo autore) e Nakul Mishra e allo scienziato del progetto Hongxin Wang nello stesso dipartimento.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata spettroscopia vibrazionale risonante nucleare (NRVS) per seguire le strutture vibrazionali e l'attività di analisi degli atomi di ferro nell'enzima. NRVS richiede attrezzature speciali, ed è attualmente disponibile solo in quattro siti nel mondo:il sincrotrone SPring-8 a Hyogo, Giappone, dove è stato condotto questo studio; la sorgente di fotoni avanzati presso l'Argonne National Laboratory, Illinois; l'impianto europeo per le radiazioni di sincrotrone di Grenoble, Francia; e Petra-III ad Amburgo, Germania.
L'alga verde unicellulare Chlamydomonas reinhardtii ha un enzima a base di ferro in grado di generare gas idrogeno. Attestazione:JGI
Utilizzando NRVS, il team potrebbe dimostrare che gli atomi di ferro formano brevemente un idruro (ferro-idrogeno) prima di rilasciare idrogeno molecolare (H2). È il primo esperimento riuscito di questo tipo sulle idrogenasi [FeFe] presenti in natura, ha detto Wang.
"Il successo di questa ricerca è dovuto all'ampia collaborazione tra biochimici, spettroscopisti, fisici sperimentali e teorici, " Wang ha detto. "Questo inizia un viaggio per perseguire informazioni specifiche sul ferro per tutti gli intermedi in [FeFe] idrogenasi in futuro".
Ulteriori autori sul documento, pubblicato online su Giornale della Società Chimica Americana sono:Vladimir Pelmenschikov, Università tecnica di Berlino, Germania; James Birrel, Costanza Sommer, Edward Reijerse e Wolfgang Lubitz, Istituto Max Planck per la conversione dell'energia chimica, Mülheim an der Ruhr, Germania; Casseday Richers e Thomas Rauchfuss, Università dell'Illinois; Kenji Tamasaku e Yoshitaka Yoda, primavera-8, Hyogo, Giappone. Il lavoro è stato in parte sostenuto da sovvenzioni del National Institutes of Health e della Max Planck Society.
