Indagini e scoperte sulla resistenza all’ossigeno dell’idrogenasi batterica CbA5H da Clostridium beijerinckii

[FeFe] hydrogenases are enzymes which catalyse H2-evolution or oxidation at high speeds. Thanks to their properties they could be crucial resources in the industrial and energetic fields, as they could be used as alternative catalysts for industrial synthesis or H2 production. What makes the exploitation of these efficient biocatalysts extremely difficult is their characteristic O2-sensitivity. In an aerobic environment, or in anaerobic oxidative conditions, these enzymes suffer from irreversible inactivation, complicating storage and manipulation. Recent findings describe a [FeFe] hydrogenase showing a never-seen-before O2-resistance in other enzymes of the same class. This hydrogenase is CbA5H from Clostridium beijerinckii. CbA5H manages to avoid oxidative damage by converting reversibly into an O2-resisting inactive form, even after repeated exposure. This thesis explores various articles regarding [FeFe] hydrogenases in general and CbA5H to outline its properties and possible applications.

Le idrogenasi [FeFe] sono enzimi che catalizzano la produzione o l'ossidazione di H2 ad alte velocità. Grazie alle loro caratteristiche potrebbero essere delle importanti risorse in ambito industriale ed energetico, utilizzabili come catalizzatori alternativi per sintesi industriali oppure per la generazione di idrogeno. Ciò che rende l'applicazione di questi enzimi estremamente difficoltosa è la loro caratteristica sensibilità all'ossigeno. In ambiente aerobico o in condizioni ossidanti, le idrogenasi [FeFe] tendono a decomporsi, disattivandosi irreversibilmente, complicandone lo stoccaggio e i modi di utilizzo. Recenti scoperte descrivono un'idrogenasi [FeFe] che mostra una resistenza all'ossigeno mai vista prima negli altri enzimi della stessa classe: l'idrogenasi CbA5H da Clostridium beijerinckii. L'enzima riesce a evitare i danni ossidativi convertendosi reversibilmente in una forma inattiva resistente all'ossigeno, anche dopo esposizione ripetuta. La tesi esplora diversi studi riguardanti le idrogenasi [FeFe] in generale e CbA5H per delinearne le proprietà e le applicazioni possibili.