La [NiFe]-hidrogenasa de Pyrococcus furiosus muestra un nuevo tipo de tolerancia al oxígeno

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Enzimología
• La bioenergía

Sus antecedentes:

• Las [NiFe]-hidrogenasas son enzimas cruciales para el metabolismo del hidrógeno.
• Las hidrogenasas solubles del grupo 3 [NiFe], como el PfSHI, son conocidas por su tolerancia al oxígeno, pero carecen del grupo protector [4Fe3S] que se encuentra en las enzimas del grupo 1.
• Comprender el impacto del oxígeno en estas enzimas es vital para sus aplicaciones biotecnológicas.

Objetivo del estudio:

• Caracterizar electroquímicamente la tolerancia al oxígeno de la hidrogenasa I de Pyrococcus furiosus (PfSHI), una hidrogenasa soluble del grupo 3 [NiFe].
• Investigar la dependencia de la temperatura de la respuesta del PfSHI a la exposición al oxígeno.
• Proponer una nueva clasificación ("resistente al oxígeno") y un modelo mecanicista para la tolerancia al oxígeno en esta clase de enzimas.

Principales métodos:

• Se utilizó la cronoamperometría para medir la actividad de oxidación del hidrógeno.
• La actividad enzimática se evaluó después de una exposición breve y prolongada a diferentes concentraciones y temperaturas de oxígeno.
• Se analizó la cinética de la reactivación para identificar diferentes estados inactivos.

Principales resultados:

• PfSHI exhibe tolerancia al oxígeno, manteniendo la actividad después de una corta exposición al oxígeno en un amplio rango de temperatura (15-80 °C).
• La exposición al oxígeno conduce a la formación de al menos dos, y potencialmente tres, estados inactivos distintos.
• La resistencia de la enzima a la exposición sostenida al oxígeno es altamente dependiente de la temperatura, con una actividad significativa retenida a 80 °C pero perdida a 25 °C.
• La reactivación por inactividad a corto plazo es rápida (< 150 s), mientras que la reactivación por inactividad prolongada es lenta (decenas de minutos).

Conclusiones:

• La PfSHI se propone como "resistente al oxígeno", una nueva categoría distinta de las hidrogenasas del grupo 1 "tolerantes al oxígeno".
• Se sugiere un nuevo mecanismo para la tolerancia al oxígeno en las hidrogenasas solubles del grupo 3 [NiFe], independiente del grupo [4Fe3S].
• Los hallazgos requieren una comprensión revisada de la tolerancia al oxígeno y las vías de inactivación de la [NiFe]-hidrogenasa.