Un poison aide à comprendre les biocatalyseurs producteurs de H2
La molécule toxique de cyanure s'attaque aux enzymes génératrices d'H2, mais fournit en même temps de nouvelles informations sur la catalyse.
Dans la nature, des enzymes appelées hydrogénases sont capables de produire de l'hydrogène moléculaire (H2). Des types particuliers de ces biocatalyseurs, appelés [FeFe]-hydrogénases, sont extrêmement efficaces et présentent donc un intérêt pour la production d'hydrogène d'origine biologique. Bien que les scientifiques aient beaucoup appris sur le fonctionnement de ces enzymes, de nombreux détails restent à comprendre. Une équipe de recherche du groupe de photobiotechnologie de l'université de la Ruhr à Bochum, en Allemagne, dirigée par le Dr Jifu Duan et le professeur Thomas Happe, a réussi à combler une lacune scientifique. Les chercheurs ont montré que le cyanure externe se lie aux hydrogénases [FeFe] et inhibe la formation d'hydrogène. Ce faisant, ils ont détecté un changement structurel dans la voie de transport des protons, ce qui aide à comprendre le couplage du transport des électrons et des protons. Ils ont présenté leurs résultats dans la revue "Angewandte Chemie" du 4 décembre 2022.

Thomas Happe effectue des recherches sur les biocatalyseurs qui peuvent produire de l'hydrogène de manière écologique.
© RUB, Marquard
Un catalyseur interne sophistiqué
Pour générer duH2, ces biocatalyseurs transfèrent des électrons aux protons, en employant une structure sophistiquée comme catalyseur interne. Ce que l'on appelle le cluster H contient des ions de fer électroniquement actifs qui sont liés à ce que la plupart des gens connaissent comme toxines : le monoxyde de carbone et le cyanure. Cependant, bien que le monoxyde de carbone et le cyanure internes soient essentiels à l'activité élevée des hydrogénases, le monoxyde de carbone externe supplémentaire se lie au cluster H et empêche sa production deH2. "Il est intéressant de noter que le cyanure est également un inhibiteur bien connu des biocatalyseurs contenant du fer", explique Jifu Duan. "Et pourtant, son effet sur les hydrogénases à base de [FeFe] n'a pratiquement pas été analysé auparavant."
L'équipe de recherche basée à Bochum a comblé cette lacune scientifique. Les chercheurs ont montré que le cyanure externe se lie aux [FeFe]-hydrogénases et les inhibe. En collaboration avec le professeur Eckhard Hofmann, chef du groupe de cristallographie des protéines à la RUB, l'équipe a obtenu la structure de biocatalyseursproducteurs de H2 auxquels le cyanure externe était lié. "La structure à haute résolution combinée aux analyses spectroscopiques nous indique que le cyanure externe se lie directement à l'amas H, comme les autres inhibiteurs étudiés jusqu'à présent", explique Jifu Duan. "Cela explique pourquoi l'hydrogénase est inactive après le traitement au cyanure".
Capture fortuite d'un état transitoire
Lorsque les chercheurs ont examiné en détail la structure de l'hydrogénase empoisonnée par le cyanure, ils ont trouvé une surprise. Ils ont observé des changements structurels dans la voie de transport des protons qui est nécessaire pour guider les protons qui deviendrontH2 vers le cluster H. "Cette conformation a été suggérée comme étant vitale pour une navette efficace des protons, mais elle n'avait jamais été observée structurellement. Par coïncidence, la liaison au cyanure nous a permis de capturer un tel état transitoire", déclare Jifu Duan. "Ces résultats sont importants pour les chercheurs, car ils leur permettent de comprendre le couplage entre le transport des électrons et celui des protons, ce qui n'est pas seulement pertinent pour les enzymesgénératrices de H2, mais aussi pour de nombreux autres biocatalyseurs", conclut Thomas Happe.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science

Recevez les dernières actualités de l’industrie chimique
En soumettant ce formulaire, vous acceptez que LUMITOS AG vous envoie par e-mail la ou les newsletters sélectionnées ci-dessus. Vos données ne seront pas transmises à des tiers. Vos données seront stockées et traitées conformément à nos règles de protection des données. LUMITOS peut vous contacter par e-mail à des fins publicitaires ou d'études de marché et d'opinion. Vous pouvez à tout moment révoquer votre consentement sans indication de motifs à LUMITOS AG, Ernst-Augustin-Str. 2, 12489 Berlin, Allemagne ou par e-mail à revoke@lumitos.com avec effet pour l'avenir. De plus, chaque courriel contient un lien pour se désabonner de la newsletter correspondante.
Actualités les plus lues
Plus actualités de nos autres portails
Derniers contenus consultés

Un processus simplifié met en lumière de nouvelles possibilités de catalyseurs

Convertir les fluctuations de température en énergie propre grâce à de nouvelles nanoparticules et à une nouvelle stratégie de chauffage

Des bactéries magnétiques peuvent aider à extraire les métaux lourds dangereux des eaux usées - Stations d'épuration en filigrane

Le recyclage des pneus usagés par pyrolyse augmente la circularité et permet d'économiser du CO2

CAMSIZER X2 | Dynamische Bildanalysatoren | Verder

Catalyseur à partir d'eau chaude - Synthèse hydrothermale respectueuse de l'environnement d'une substance possédant à la fois des propriétés organiques et inorganiques en un seul processus

Une nouvelle étude montre comment l'hydrogène vert peut être utilisé de manière rationnelle grâce à une production flexible - Plus de protection du climat grâce à l'électricité verte

Comment une banque centrale du carbone peut transformer l'Europe en "mangeur" de CO2 - L'élimination du carbone peut changer la donne

Une percée dans la recherche sur les molécules chirales ouvre de nouveaux horizons à la science

Des chercheurs proposent des mesures pour optimiser le recyclage des piles - Onze mines et 57 usines de recyclage en moins : potentiel économique et écologique de réduction de la consommation de matériaux pour l'électromobilité en Europe

Les scientifiques mélangent les propriétés pour créer un nouveau supraconducteur à structure chirale - Réglage fin de la symétrie cristalline et de la supraconductivité à l'aide de méthodes de solution solide
