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Pubblicata Venerdì 10 Giugno 2022 12:56

L’enzima che elimina monossido di carbonio dall’aria, scoperto il segreto del suo funzionamento

Dallo studio condotto da Milano-Bicocca, Unical e Università di Lund risultati importanti per il contrasto al cambiamento climatico. Nel team di ricercatori Emilia Sicilia e Alessandra Gilda Ritacca del Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche

FOTO NEWS CTC ENZIMA

Scoperto il meccanismo che consente agli enzimi presenti nel suolo in alcuni batteri di eliminare monossido di carbonio (CO) dall'atmosfera. Lo studio condotto da ricercatori dell'Università di Milano-Bicocca, dell'Università della Calabria e dell'Università di Lund, in Svezia, ha consentito di comprendere nel dettaglio in che modo questi enzimi trasformino il CO in biossido di carbonio (CO2). Un risultato che apre nuove prospettive per quanto riguarda la mitigazione delle emissioni di monossido di carbonio, con effetti benefici sia sulla qualità dell'aria che sul clima dato che questo gas, altamente tossico, contribuisce ad aumentare l'effetto serra. Sarà possibile riprodurre il comportamento degli enzimi in nuovi composti, da utilizzare in azioni di contrasto all’inquinamento.

Negli ultimi vent'anni, diversi studi sperimentali e teorici sono stati dedicati alla comprensione del processo di ossidazione del CO da parte di un particolare enzima contenente molibdeno e rame, chiamato MoCu CO deidrogenasi. I meccanismi fin qui ipotizzati, tuttavia, riportavano alcune difficoltà nell'evoluzione del prodotto. 

Il gruppo di ricercatori è formato dal professor Claudio Greco, dal professor Ugo Cosentino e dalla ricercatrice Anna Rovaletti del Dipartimento di Scienze dell'Ambiente e della Terra e dal professor Giorgio Moro del Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze dell'Università di Milano-Bicocca, dalla professoressa Emilia Sicilia e dalla dottoressa Alessandra Gilda Ritacca del Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche dell'Università della Calabria e dal professor Ulf Ryde del Dipartimento di Chimica Teorica della Lund University. 

Grazie all'esperienza maturata in precedenti attività di studio del sistema mediante modelli computazionali, per la prima volta è stato riprodotto un meccanismo di reazione che concorda con i dati sperimentali riportati a oggi. In particolare, è stato spiegato in che modo l'enzima MoCu CO deidrogenasi trasferisce dall'acqua un atomo di ossigeno trasformando il monossido in biossido di carbonio. Il biossido di carbonio prodotto viene utilizzato dagli stessi batteri e, quindi, non viene rilasciato nell'atmosfera.

Lo studio, dal titolo "Unraveling the Reaction Mechanism of Mo/Cu CO Dehydrogenase Using QM/MM Calculations" è stato pubblicato su ACS Catalysis (DOI: 10.1021/acscatal.2c01408). 

«Il monossido di carbonio – spiega la professoressa Sicilia – è un gas chimicamente reattivo presente in piccole quantità nell’atmosfera come prodotto sia di processi naturali, sia dell’inquinamento antropogenico. Attualmente, l'attività umana è responsabile di circa il 60% di tali emissioni, mentre il resto è attribuibile ai processi naturali. Al contrasto di tali emissioni mediante rapida trasformazione del CO in CO2 contribuiscono anche microrganismi del suolo. Aver chiarito i dettagli meccanicistici dei processi mediante i quali avvengono queste trasformazioni permetterà di progettare nuovi composti, che “mimano” il comportamento degli enzimi coinvolti, utilizzabili sia in sensori di nuova generazione per la rilevazione del CO, sia per la riduzione delle emissioni di questo gas derivanti da processi industriali».

(Fonte Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche)

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