Новости химической науки > Как действуют NO-редуктазы?

Оксид азота(II) представляет собой обоюдоострый меч. Это ключевая сигнальная молекула, которая контролирует кровяное давление и нервные импульсы. Кроме того, когда концентрация молекул этого простого газа слишком высока, он становится токсичным для клеток.

Но эта токсичность также может быть ценным качеством, поскольку позволяет оксиду азота(II) выступать в качестве основного механизма иммунной защиты для борьбы с патогенными бактериями, например, с Helicobacter pylori, которые поражают пищеварительную систему.

Некоторые бактерии в процессе эволюции приобрели резистентность к NO за счет выработки железосодержащих ферментов-редуктаз. Эти ферменты понижают содержание оксида азота NO за счет его восстановления в безвредную для микроорганизмов закись азота (N₂O). Понимание того, как работают такие ферменты, помогло бы привести к созданию новых лекарственных препаратов, позволяющих обмануть защитный механизм бактерии от оксида азота.

Этот дижелезный комплекс является эффективным медиатором понижения содержания NO. (Рисунок из J. Am.Chem.Soc., DOI: 10.1021/ja309782m)

Группа ученых из Университета Мичигана сделала шаг в направлении решения этой задачи, разработав дижелезный комплекс, который выступает в роли первой эффективной модели каталитического центра фермента NO-редуктазы.

Николай Лехнерт (Nicolai Lehnert) с коллегами выяснил, как комплекс дижелеза, стабилизированный негемовой лигандной системой с дополнительным флавиновым коферментом, связывает две молекулы NO и в ходе двухэлектронного восстановления превращает их в N₂O и воду. Система, разработанная учеными из Мичигана, значительно быстрее и эффективнее в образовании N₂O, чем другие модели редуктазы.

Лехнерт подчеркивает, что результатом изучения механизма работы дижелезного комплекса могут стать как новые лекарственные препараты, так и использование системы вне биологии и медицины, например, создание электрокатализаторов для конверсии токсичного оксида азота(II), содержащегося в выхлопных газах автомобилей и выбросах электростанций.

Питер С. Форд (Peter C. Ford) из Университета Калифорнии в Санта Барбаре, изучающий биологическую активность NO, отмечает все возрастающий интерес к дижелезофлавоновым NO-редуктазам, который определяется их возможной ролью в конверсии NO. Он говорит, что Лехнерт с коллегами предоставил очень интересную эффективно действующую модель железосодержащей редуктазы. Полученные результаты определенно увеличивают все возрастающее понимание значения негемовых железных комплексов в химической биологии NO.

Источник: J.Am.Chem.Soc., DOI: 10.1021/ja309782m

метки статьи: #биохимия, #кинетика и катализ, #молекулярная биология