Interested Article - Гидрогеназа

Гидрогена́зы ( H ₂ азы ) — ферменты , катализирующие обратимую реакцию окисления молекулярного водорода (H ₂ ). Распространены среди бактерий и архей , а также описаны у некоторых эукариот . Гидрогеназы играют ключевую роль в метаболизме микроорганизмов, окисляющих водород, а также микроогранизмов- бродильщиков , использующих протоны в качестве терминального акцептора электронов . Они также функционируют в клетках бактерий- диазотрофов для утилизации водорода, образующегося в результате азотофиксации . Гидрогеназы относятся к классу оксидоредуктаз (EC 1) и к подклассу ферментов, взаимодействующих с водородом в качестве донора электронов (EC 1.12).

Гидрогеназная реакция

Катализируемые гидрогеназами прямая и обратная реакции могут быть представлены следующими формулами:

(1) H ₂ + A _ox → 2H ⁺ + A _red

(2) 2H ⁺ + D _red → H ₂ + D _ox

Прямая реакция (1) представляет состоит в поглощении молекулярного водорода ( англ. hydrogen-uptake ) и сопряжена с восстановлением акцепторов электронов (A), например, кислорода , нитрата , сульфата , диоксида углерода или фумарата . При обратной реакции (2) имеет место восстановление водорода совместно с окислением доноров электронов (D), таких как ферредоксин , что служит для выведения избытка восстановительных эквивалентов при брожении . В качестве непосредственных окислителей или восстановителей водорода могут выступать мелкие растворимые белки , такие как ферредоксин , и .

Структурная классификация

Пространственная структура реакционных центров трёх типов гидрогеназ: [NiFe], [FeFe] и [Fe]

Известные гидрогеназы — металлопротеины , в зависимости от структуры реакционного центра подразделяемые на три группы:

[NiFe]-гидрогеназы (железо-никелевые гидрогеназы)
[FeFe]-гидрогеназы (железо-железные гидрогеназы)
[Fe]-гидрогеназы (железные гидрогеназы; в том числе гидрогеназы метаногенных архей , ранее считавшиеся «неметаллическими»)

[NiFe]-гидрогеназы и [FeFe]-гидрогеназы отличаются от [Fe]-гидрогеназ наличием у них железосерных кластеров .

С точки зрения локалиации в клетке различают цитозольные (конструктивные) и мембраносвязанные (энергетические) гидрогеназы. Последние в результате поглощения водорода и последующего транспорта электронов формируют на мембране протон-движущую силу ( pmf ) .

Примечания

↑ Пиневич А. В. Водородная хемолитотрофия // Микробиология. Биология прокариотов. — СПб. : СПбГУ, 2007. — Т. 2. — С. 153—157.
Vignais P. M., Billoud B., Meyer J. Classification and phylogeny of hydrogenases // . — 2001. — Т. 25 , № 4 . — С. 455—501 . — doi : . — .
Fontecilla-Camps J. C., Volbeda A., Cavazza C., Nicolet Y. Structure/function relationships of [NiFe]- and [FeFe]-hydrogenases // Chemical Reviews. — 2007. — Vol. 107, № 10 . — P. 4273—4303. — doi : . — .