Hidrojen Transferi: Ardından Gelen Şeylerden Biri
Klorofil Biyosentezinde Aşamalı Hidrür Transferi
Hidrür transferi kimyada ve (örneğin yakıt hücreleri) biyolojide (örneğin; solunum zinciri ve fotosentez) önemli bir reaksiyondur. Genellikle, kısmi bir reaksiyon, bir hidrit iyonunun (H (-)) transferini içerir. Ancak bu hidrür aktarımı bir adım mı yoksa birkaç adımdan mı oluşuyor? Angewandte Chemie dergisinde, bilim adamları biyolojik bir sistemde kademeli hidrid transferinin ilk kanıtını sağladılar.
Klorofilin biyosentezinde önemli bir adım, protoklorofilidin klorofilid’e ışık-bağımlı hidrojenasyonudur. Bu, bu karmaşık halka sistemindeki 17 ve 18 numaralı karbon atomları arasındaki çift bağın her iki karbon atomu da ek bir hidrojen atomuna bağlandığı için tek bir bağa indirgemeyi içerir. Bu adım, enzim protoklorofilid oksireductaz tarafından katalize edilir ve ışıkla ışınlamayı gerektirir.
Bununla birlikte, teknik olarak konuşursak, bu reaksiyon, her bir karbona bir hidrojen atomu eklemez. Bunun yerine, C17’ye bir hidrit iyonu (H (-)) eklenir ve daha sonra C18’e bir proton (H (+)) ilavesi yapılır. İlk kısmi reaksiyon, hidrit aktarımı, kofaktör nikotinamid adenin dinükleotit fosfatı (NADPH) gerektirir. NADPH, iki elektron ve bir hidrit anyonu H (-) eşdeğeri olan bir proton (H (+)) için bir kaynak görevi görür.
Hidrür transfer reaksiyonları pek çok biyolojik sistemde önemli bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, mekanizmaları hala tartışmalıdır. Üç ana kademe- bir elektron, bir proton ve bir elektronun NADPH’den substrata aktarımı- aynı anda mı yoksa kademeli olarak mı meydana geliyor? Ara ürünlerin kısa ömürlü olması nedeniyle, aşamalı bir mekanizmanın doğrudan kanıtlanması daha önce mümkün değildir. Kısa bir lazer darbesi ile tetiklenebilen, klorofil biyosentezinde oluşan hidrojenasyon gibi ışığa-bağımlı reaksiyonlar bu sorunu çözdü. Zamana bağlı emilim ve emisyon spektroskopisini kullanarak Manchester Üniversitesi (İngiltere) Roger J. Kutta ve Nigel S. Scrutton ile çalışan araştırmacılar, bu hidrür transferinin mekanizmasını karakterize edebildi. Uyarılmış protoklorofilid haline ek olarak, araştırmacılar kısmen basamaklı bir mekanizma ile tutarlı olan üç ayrı ara maddeyi çözebildi: ışık ile uyarılan (tekli halde) NADPH’den protoklorofilite bir ilk elektron transferi, bir proton ve bir elektronun birleştirilmiş transferi ile izlenir. Beklendiği gibi, son adım ikinci protonun aktarımıdır. İlginç bir şekilde, araştırmacılar, enzimin dağınık haldeki türü ve mutasyona uğramış bir versiyon (C226S) için farklı ara maddeler buldu: Başlangıçta, hidrür dağınık haldeki tipte C17’ye bağlanırken, mutant versiyonda C18’e transfer edilir. Bununla birlikte, nihai sonuç, aynı klorofilid stereoizomerdir.
Bu deneylerden elde edilen bilgiler, ışık enerjisinin, özellikle ışıkla aktive olan katalizörlerin tasarımı ile ilgili olarak, hidrojen transferini içeren kimyasal reaksiyonlar için nasıl kullanılabileceğinin daha derinlemesine anlaşılmasını sağlar.
Kaynak : sciencedaily.com
