Utilizando una técnica recientemente desarrollada, investigadores de Japón, Alemania y los Estados Unidos han identificado un paso clave en la producción de gas hidrógeno por una enzima bacteriana. Comprender estas reacciones podría ser importante para desarrollar una economía de combustible limpio impulsada por hidrógeno.
El equipo estudió las hidrogenasas, enzimas que catalizan la producción de hidrógeno a partir de dos organismos ampliamente distribuidos: Chlamydomonas reinhardtii , una alga unicelular y Desulfovibrio desulfuricans, una bacteria.
En ambos casos, sus enzimas hidrogenasa tienen un sitio activo con dos átomos de hierro.
"Entre las hidrogenasas, la [FeFe] hidrogenasa tiene la tasa de rotación más alta tasa de producción de hidrógeno molecular y, por lo tanto, tiene un papel potencial en la futura economía del hidrógeno, ya sea por uso directo o por un complejo sintético que tiene un centro de reacción similar", dijo el profesor Stephen P. Cramer en el Departamento de Química de UC Davis y coautor del artículo junto con los estudiantes de posgrado Cindy C. Pham coautora principal y Nakul Mishra y el científico del proyecto Hongxin Wang en el mismo departamento.
Los investigadores utilizaron una técnica llamada espectroscopía vibracional resonante nuclear NRVS para seguir las estructuras vibratorias y la actividad de análisis en los átomos de hierro en la enzima. NRVS requiere un equipo especial, y actualmente solo está disponible en cuatro sitios en el mundo: el SPring-8 sincrotrón en Hyogo, Japón, donde se llevó a cabo este estudio; la Fuente avanzada de fotones en el Laboratorio Nacional Argonne, Illinois; la Instalación Europea de Radiación Sincrotrón en Grenoble, Francia; y Petra-III en Hamburgo, Alemania.
Usando NRVS, el equipo podría mostrar que los átomos de hierro forman brevemente un hidruro hierro-hidrógeno antes de liberar hidrógeno molecular H2. Es el primer experimento exitoso de este tipo en hidrogenasas [FeFe] de origen natural, dijo Wang.
"El resultado exitoso de esta investigación se debe a la amplia colaboración entre bioquímicos, espectroscopistas, físicos experimentales y teóricos", dijo Wang. "Esto inicia un viaje para buscar información específica de hierro para todos los intermedios en [FeFe] hidrogenasa en elfuturo."
Autores adicionales en el documento, publicado en línea en el Revista de la Sociedad Americana de Química son: Vladimir Pelmenschikov, Universidad Técnica de Berlín, Alemania; James Birrell, Constanze Sommer, Edward Reijerse y Wolfgang Lubitz, Instituto Max Planck para la Conversión de Energía Química, Mülheim an der Ruhr, Alemania; Casseday Richers y Thomas Rauchfuss, Universidad de Illinois; Kenji Tamasaku y Yoshitaka Yoda, SPring-8, Hyogo, Japón. El trabajo fue apoyado en parte por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud y la Sociedad Max Planck.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Davis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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