Il complesso enzimatico della nitratosi è costituito da due metalloenzimi:la proteina molibdeno-ferro (MoFe) e la proteina ferro-zolfo (FeS). La proteina MoFe ospita il sito attivo in cui avviene la riduzione di N2, mentre la proteina FeS funge da donatore di elettroni e unità di idrolisi dell'ATP.
Legatura dell'azoto:
1. Accesso al substrato: Il sito attivo della nitratosi è profondamente sepolto all'interno della proteina MoFe, creando un ambiente protettivo per il delicato processo di riduzione dell'N2. Una serie di residui amminoacidici e un cofattore di molibdeno (omocitrato MoFe7S9C) formano il "cofattore FeMo", che funge da sito di legame per N2.
2. Legame debole: L'azoto si lega reversibilmente al cofattore FeMo attraverso un'interazione "side-on", dove il triplo legame NN è parallelo al cluster FeMo. Questo legame debole consente la mobilità e l'attivazione necessarie di N2.
Riduzione dell'azoto:
1. Idrolisi dell'ATP: La proteina FeS idrolizza l'ATP per fornire energia per il processo di riduzione dell'azoto. Questa idrolisi genera un elettrone ad alta energia che viene trasferito alla proteina MoFe.
2. Trasferimento di elettroni: L’elettrone ad alta energia riduce una serie di cluster ferro-zolfo all’interno della proteina MoFe, consegnando infine l’elettrone al cofattore FeMo.
3. Protonazione e scissione riduttiva: Il cofattore FeMo ridotto interagisce con i protoni (H+) dell'ambiente circostante. Questi protoni, insieme agli elettroni, partecipano a una serie di fasi di riduzione della protonazione che portano alla scissione del triplo legame N-N. Questo processo porta alla formazione di due molecole di NH3.
Il meccanismo della nitroasi coinvolge cicli multipli di idrolisi dell'ATP, trasferimento di elettroni e reazioni di riduzione della protonazione. Ogni ciclo avvicina l'N2 alla riduzione completa, producendo infine due molecole di ammoniaca. Il complesso enzimatico subisce anche una serie di cambiamenti conformazionali durante il ciclo catalitico, che facilitano il legame del substrato, il trasferimento di elettroni e il rilascio del prodotto.
Nonostante i significativi progressi compiuti nella comprensione della nitroenzimatica, vi sono ancora aspetti del suo meccanismo che devono ancora essere completamente chiariti. Ulteriori ricerche mirano a fornire un resoconto più dettagliato delle complesse fasi coinvolte nella riduzione dell’azoto e nella regolazione dell’attività della nitroasi, contribuendo alla nostra comprensione di questo processo biologico vitale.
