Ein neuer Aufbau zur Untersuchung der Struktur und Funktion von solvatisierten, lyophilisierten und kristallinen Metalloenzymen – veranschaulicht anhand von [NiFe]‐Hydrogenasen. (5th May 2021) - Lorent, Christian; Pelmenschikov, Vladimir; Frielingsdorf, Stefan; Schoknecht, Janna; Caserta, Giorgio; Yoda, Yoshitaka; Wang, Hongxin; Tamasaku, Kenji; Lenz, Oliver; Cramer, Stephen P.; Horch, Marius; Lauterbach, Lars; et al.
Abstract: Zur Untersuchung von Metalloenzymen haben wir einen Aufbau für die Präparation katalytischer Intermediate und deren anschließende Charakterisierung mit spektroskopischen Techniken entwickelt. Mit diesem können Redoxreaktionen in Enzymen in Form von Lyophilisat, gelöst oder als Kristall in einem großen Temperaturbereich IR‐spektroskopisch in situ verfolgt werden. Zwei sauerstofftolerante [NiFe]‐Hydrogenasen wurden als Modellenzyme untersucht. Zunächst wurde der Aufbau zur Herstellung von komprimiertem Lyophilisat einer Hydrogenase in einem paramagnetischen Zustand mit verbrückendem Hydrid genutzt. Dies erleichterte die Charakterisierung durch 57 Fe‐kernresonante inelastische Streuung und erlaubte es, in Kombination mit DFT, die schwingungsspektroskopischen Merkmale dieses katalytischen Intermediats zu detektieren. Der In‐situ‐IR‐Aufbau lieferte zusammen mit Resonanz‐Raman‐Untersuchungen auch Einblicke in die Redoxchemie von Proteinkristallen. Eine Ergänzung röntgenkristallographischer Daten durch komplementäre spektroskopische Analysen ist daher essentiell. Abstract : Ein multifunktionaler Aufbau für In‐situ‐Spektroskopie an gasverarbeitenden Metalloenzymen ermöglicht die kontrollierte Einstellung von Redoxzuständen in verschiedenen Probenformen. So konnte der Nia ‐C‐Zustand von [NiFe]‐Hydrogenasen mit NRVS charakterisiert werden. Zudem wurden Einblicke in die reduktive Aktivierung der Enzyme erhalten, und ein zuvor unbekannter Redoxzustand der sauerstofftoleranten membrangebundenen Hydrogenase von R. eutropha wurde nachgewiesen.