Efectos del isótopo de deuterio disolvente de la reducción del sustrato por nitrogenasas de Azotobacter vinelandii

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Enzimología
• Fijación de nitrógeno

Sus antecedentes:

• La nitrogenasa cataliza la fijación biológica del nitrógeno, convirtiendo el N2 en amoníaco.
• Comprender su mecanismo implica estudiar las transferencias de electrones y protones.
• Las reacciones de sonda de los efectos cinéticos de isótopos de disolventes (KIE) que implican la transferencia de protones/hidrógeno.

Objetivo del estudio:

• Investigar el mecanismo de la nitrogenasa mediante el enriquecimiento con disolvente de deuterio (D).
• Cuantificar la incorporación de H/D en los productos de la reducción de acetileno, protón y cianuro.
• Determinar las KIE para las diferentes reducciones del sustrato por la nitrogenasa.

Principales métodos:

• Reducción catalizada por nitrogenasas de acetileno, protones y cianuro.
• Experimentos realizados en disolventes con diferentes concentraciones de óxido de deuterio (D2O).
• Análisis de la distribución de los productos isotópicos (etileno, dihidrógeno, metano).

Principales resultados:

• La velocidad de formación del producto por la nitrogenasa es insensible a la presencia de D2O.
• La incorporación medible de H/D indica los efectos del isótopo del disolvente en las transferencias más rápidas de átomos de hidrógeno.
• Los KIE observados fueron: reducción del acetileno (1,4 ± 0,05), evolución del hidrógeno (4,2 ± 0,1), evolución del metano (4,4 ± 0,1).

Conclusiones:

• La nitrogenasa exhibe sensibilidades distintas a la sustitución isotópica en las etapas de transferencia de átomos de hidrógeno.
• Los diferentes sustratos muestran diferentes grados de contribución de la velocidad de los pasos de transferencia de hidrógeno.
• Los KIE proporcionan información sobre los detalles mecánicos de la catálisis de la nitrogenasa.