Neuartiger Mechanismus für die Elektronen-Bifurkation entdeckt

Veröffentlicht am3. Januar 202031. März 2021Autorgh

Spezifische Anordnung von Eisen-Schwefel-Clustern in Protein

In der Natur werden energieerfordernde Reaktionen wie die ATP-Synthese und energiefreisetzende Reaktionen wie die NADH-Oxidation durch Sauerstoff indirekt durch den Einsatz elektrochemischer Gradienten gekoppelt. Das Konzept der Elektronen-Bifurkation („electron bifurcation“) als alternativer biologischer Energiekonversions-Mechanismus gewinnt zunehmend an Bedeutung. Es ist daher nötig, seine Funktion im Detail zu verstehen. Nipa Chongdar, Krzysztof Pawlak, Olaf Rüdiger, Edward J. Reijerse, Patricia Rodríguez-Maciá, Wolfgang Lubitz, James A. Birrell und Hideaki Ogata vom CEC-Mülheim und der Hokkaido Universität, Japan, haben ihn untersucht und am 18.12.2019 im Journal of Biological Inorganic Chemistry (open acces) veröffentlicht.

Die [FeFe] Hydrogenase des hyperthermophilen Bakteriums Thermotoga maritima (HydABC) koppelt die energieerfordernde Oxidation von NADH zu NAD+ mit der energiefreisetzenden Oxidation von Ferredoxin zur Wasserstofferzeugung. Obwohl es bereits einige Hypothesen gibt, bleibt die Frage offen, wie diese Reaktionen gekoppelt sind. In der kürzlich veröffentlichten Studie wurde TmHydABC mit hoher Ausbeute und Reinheit hergestellt, was eine detaillierte spektroskopische und funktionelle Charakterisierung dieses Enzyms zuließ.

Die Ergebnisse legen einen neuartigen Mechanismus für die Elektronen-Bifurkation nahe, der durch die spezifische Anordnung von Eisen-Schwefel-Clustern in dem Protein ermöglicht wird. Darüber hinaus erlaubt die in dieser Arbeit beschriebene effiziente Methode der Enzymproduktion weitere Studien zur Gewinnung zusätzlicher Erkenntnisse über mechanistische Details in diesem und verwandten Enzymen.

->Quellen:

cec.mpg.de/neuartiger-mechanismus-fuer-die-elektronen-bifurkation-entdeckt
Original Publikation: Chongdar, N., Pawlak, K., Rüdiger, O., Reijerse, E.J., Rodríguez-Maciá, P., Lubitz, W., Birrell, J.A., Ogata, H. (2019). Spectroscopic and biochemical insight into an electron-bifurcating [FeFe] hydrogenase. Journal of Biological Inorganic Chemistry. https://doi.org/10.1007/s00775-019-01747-1

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