Гидрогеназы

Гидрогеназы — это ферменты класса оксидоредуктаз, катализирующие реакции с участием молекулярного водорода (H₂). Они играют ключевую роль в метаболизме многих микроорганизмов.

Наиболее изученным и важным представителем является ферредоксин-дегидрогеназа. Её коферментом служит ферредоксин — железосерный белок, способный к обратимым реакциям окисления и восстановления.

Основные функции гидрогеназ:

Восстановление различных соединений за счёт молекулярного водорода.
Участие в биологической фиксации азота у азотфиксирующих бактерий.
Участие в бактериальном фотосинтезе у некоторых фототрофных бактерий.

Кроме того, некоторые автотрофные бактерии (например, водородные бактерии) обладают системами гидрогеназ, способными обратимо восстанавливать кофермент НАД (никотинамидадениндинуклеотид), что позволяет им использовать H₂ в качестве донора электронов для синтеза органических веществ.

Современный контекст

Современные исследования классифицируют гидрогеназы на несколько типов в зависимости от структуры их активного центра:

[NiFe]-гидрогеназы — наиболее распространённый тип, часто связанный с мембраной и участвующий в окислении H₂.
[FeFe]-гидрогеназы — обычно растворимые, высокоактивные ферменты, преимущественно участвующие в выделении H₂.
[Fe]-гидрогеназы (или H₂-формирующие метилен-тетрагидрометанофуран-дегидрогеназы) — обнаружены только у метаногенных архей.

Изучение гидрогеназ имеет большое прикладное значение для разработки биотехнологий в области биоводородной энергетики (создание биологических и биовдохновлённых систем для производства и использования водорода как экологически чистого топлива).