Механизм захвата монооксида углерода азот-фиксирующим ферментом

Источник: Physorg

Растениям нужен азот и углерод, чтобы нормально расти и развиваться. Фотосинтез позволяет захватывать углерод прямо из воздуха, но азот растения могут потреблять только через корни и в виде таких органических молекул, как аммиак и мочевина. И хотя газообразный азот занимает примерно 80% земной атмосферы, фермера приходится постоянно вносить азотные удобрения в почву, чтобы обеспечить высокую урожайность сельскохозяйственных культур. Правда, есть микроорганизмы, способные захватывать азот прямо из воздуха и превращать его в годные для потребления растениями молекулы. Клубеньковые бактерии обладают специфическим ферментом — нитрогеназой, которая связывает азот с водородом с образованием аммония.

Исследование, проведенное доктором Оливером Эйнселем (Университет Альберта-Людвига, Германия) и доктором Томасом Спатцалем (Институт Технологии, Калифорния, США), раскрывает новые функции этого фермента. Как отмечает доктор Эйнсель, понимание реакций нитрогеназы по захвату CO может помочь в устойчивом производстве энергии. Молекулы, которые образуются в ходе обработки монооксида углерода, напоминают молекулы биотоплива. Ученые изучили микроструктуру в центре фермента — большое металлическое ядро, называемое железно-молибденовый кофактор (FeMoco). Исследователи получили кристаллическую структуру соединения FeMoco и CO, и выяснили, что монооксид выталкивает атом серы и занимает его позицию в металлическом сердечнике. По словам доктора Эйнселя, химические перестановки такого типа никогда ранее не наблюдались в биологических системах.

С 2010 года было известно, что нитрогеназа медленно захватывает СО и превращает их в углеводороды, но только теперь ученые смогли зафиксировать этот механизм. Таким образом, в дополнение к процессу Хабера-Боша (фиксация азота), нитрогеназа также катализирует реакцию, подобную процесса Фишера-Тропша (синтез углеводородов).