طراحی وب سایت حرفه ای

خوشه فلزی در آنزیمی که دی اکسید کربن را تجزیه‌‌ می‌کند‌‌ می‌تواند بین دو شکل مختلف تغییر کند.

بسیاری از میکروبها آنزیمی دارند که میتواند دی اکسید کربن را به مونوکسید کربن تبدیل کند. این واکنش برای ساخت ترکیبات کربن و تولید انرژی ضروری است، مخصوصا برای باکتری هایی که در محیط های بدون اکسیژن زندگی‌‌ می‌کنند.

این آنزیم همچنین برای محققانی علاقه مندی که‌‌ می‌خواهند راه های جدیدی برای حذف گازهای گلخانه‌ای از جو ایجاد کنند و آنها را به ترکیبات مفید کربن تبدیل کنند، نسبت به روش های صنعتی فعلی برای تبدیل دی اکسید کربن بسیار نیرومند هستند.

کاترین درنن، استاد شیمی و زیست شناسی MIT و محقق موسسه پزشکی هوارد هاوز‌‌ می‌گوید: فرآیندهای صنعتی وجود دارد که این واکنش‌ها را در دماهای بالا و فشارهای بالا انجام‌‌ می‌دهند، و این آنزیم است که‌‌ می‌تواند همین کار را در دمای اتاق انجام دهد. برای مدت طولانی، مردم علاقه مند به درک چگونگی انجام طبیعت چالش با این مجموعه فلزات.

درنن و همکارانش در MIT، دانشگاه Brandeis و دانشگاه ایکس مارسی در فرانسه اکنون یک جنبه منحصر به فرد از ساختار C-cluster کشف کرده‌اند - مجموعه‌ای از اتم های فلزی و گوگرد که قلب آنزیم مونوکسید کربن را تشکیل‌‌ می‌دهند. به جای تشکیل یک داربست سفت و سخت، به عنوان انتظار‌‌ می‌رود، خوشه‌‌ می‌تواند در واقع تنظیمات خود را تغییر دهید.

الیزابت ویتننبورن، اخیرا دریافت کننده دکترای تخصصی MIT و نویسنده اصلی این مطالعه که در اکتبر ظاهر‌‌ می‌شود، گفت: این چیزی نیست که ما انتظار داشتیم ببینیم. 2 شماره مجله eLife.

چرخ دنده مولکولی.

خوشه های فلزی مانند خوشه C چندین واکنش بحرانی دیگر را در میکروب‌ها انجام‌‌ می‌دهند، از جمله تقسیم گاز نیتروژن، که به لحاظ صنعتی دشوار است.

Drennan شروع به مطالعه ساختار مونوکسید کربن دی هیدروژناز کربن و خوشه C حدود 20 سال قبل، به زودی پس از او آزمایشگاه خود را در MIT. او و گروه تحقیقاتی دیگر هر یک با ساختار برای آنزیم با استفاده از کریستالوگرافی اشعه ایکس ساختند، اما ساختارها کاملا مشابه نبودند. در نهایت این تفاوت‌ها حل شد و ساختار CODH به خوبی تاسیس شد.

Wittenborn چندین سال پیش این پروژه را در نظر گرفت، چرا که آنزیم با اکسیژن بسیار حساس به غیر فعال شدن و تعیین نحوه قرار گیری خوشه C.

به تعجب محققان، تجزیه و تحلیل آنها دو ساختار متمایز برای خوشه C نشان داد. اولین آرایش آنها بود که انتظار‌‌ می‌رفت دیدن - مکعب متشکل از چهار اتم گوگرد، سه اتم آهن و یک اتم نیکل، با اتم آهن چهارم متصل به مکعب.

اما در ساختار دوم، اتم نیکل از ساختار مکعب حذف‌‌ می‌شود و محل اتم چهارم آهن را‌‌ می‌گیرد. اتم آواره شده آهن به یک اسید آمینه نزدیک، سیستئین متصل‌‌ می‌شود، که در محل جدیدش نگهداری‌‌ می‌شود. یکی از اتمهای گوگرد نیز از مکعب خارج‌‌ می‌شود. به نظر‌‌ می‌رسد همه این حرکات به طور یکنواخت رخ‌‌ می‌دهد، در یک حرکت محققان به عنوان یک چرخ دنده مولکولی توصیف‌‌ می‌شود.

درنن‌‌ می‌گوید: گوگرد، آهن و نیکل به مکان های جدید حرکت‌‌ می‌کنند. ما واقعا شوکه شدیم. ما تصور‌‌ می‌کردیم که این آنزیم را درک‌‌ می‌کنیم، اما ما متوجه شدیم که این جنبش باور نکردنی چشمگیر را پیش بینی‌‌ می‌کردیم. سپس ما شواهد بیشتری را ارائه دادیم که این چیزی است که واقعا مرتبط و مهم است - این فقط یک چیز ناگهانی نیست، بلکه بخشی از طراحی این خوشه است.

محققان بر این باورند که این حرکت، که در معرض قرار گرفتن در معرض اکسیژن رخ‌‌ می‌دهد، کمک‌‌ می‌کند تا از خوشه‌ها در برابر واکنش اکسیژن به طور کامل و غیر قابل برگشت.

به نظر‌‌ می‌رسد که این یک شبکه ایمنی است، به طوری که فلزات‌‌ می‌توانند به نقاطی که امن تر از پروتئین هستند منتقل شوند، درنن‌‌ می‌گوید.

داگلاس رییس، استاد شیمی در Caltech، این مقاله را به عنوان مطالعه زیبا در یک فرآیند تبدیل خوشه‌ای جذاب.

این خوشه‌ها دارای ویژگی های معدنی هستند و ممکن است تصور شود که آنها به عنوان یک سنگ باقی خواهند ماند. Rees‌‌ می‌گوید که در تحقیق دخیل نبود. در عوض، خوشه ها‌‌ می‌توانند پویایی باشند، که بر خواص آنها تأثیر‌‌ می‌گذارد که برای عملکرد آنها در محیط بیولوژیکی حیاتی است.

یک داربست سفت و سخت نیست.

این بزرگترین تغییر فلز است که تا به حال در هر خوشه آنزیمی مشاهده شده است، اما در برخی دیگر، از جمله خوشه فلزی موجود در آنزیم نیتروژناز، که گاز نیتروژن را به آمونیاک تبدیل‌‌ می‌کند،.

در گذشته، مردم از این خوشه‌ها به عنوان واقعی این داربست های سخت، فکر‌‌ می‌کردند، اما تنها در طی چند سال گذشته شواهد بیشتر و بیشتری وجود دارد که نشان‌‌ می‌دهد آنها واقعا سخت نیستند، درنن‌‌ می‌گوید.

محققان اکنون سعی دارند چگونگی جمع آوری این خوشه‌ها را بیاموزند. درنن‌‌ می‌گوید بیشتر در مورد چگونگی کارکرد این خوشه ها، چگونگی جمع آوری آنها و اینکه چگونه آنها توسط اکسیژن تحت تاثیر قرار‌‌ می‌گیرند، به دانشمندان کمک‌‌ می‌کنند تا تلاش خود را برای استفاده صنعتی کپی کنند. علاقه زیادی به راه های مبارزه با تجمع گازهای گلخانه‌ای بوجود‌‌ می‌آید، به عنوان مثال، تبدیل دی اکسید کربن به مونوکسید کربن و سپس به استات، که‌‌ می‌تواند به عنوان یک بلوک ساختمانی برای بسیاری از ترکیبات مفید کربن مفید استفاده شود.

این بسیار پیچیده تر از مردم است. اگر ما آن را درک کنیم، در نتیجه، ما فرصتی بسیار بهتر برای تقلید از سیستم بیولوژیک هستیم.

این تحقیق توسط موسسه ملی بهداشت و آژانس تحقیقات ملی فرانسه تأمین شده است.

لطفاً در مورد مطلب فوق ستاره بدهید :