1. Reactivity of the Excited States of the H-Cluster of FeFe Hydrogenases
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Carole Baffert, Claudio Greco, Luca Bertini, Souvik Roy, Charles Gauquelin, Isabelle Meynial-Salles, Matteo Sensi, Vincent Artero, Hervé Bottin, Luca De Gioia, Marc Fontecave, Laure Saujet, Christophe Léger, Philippe Soucaille, Vincent Fourmond, Giorgio Caserta, Bioénergétique et Ingénierie des Protéines (BIP ), Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Department of Biotechnologies and Biosciences, University of Milano-Bicocca, Department of Earth and Environmental Sciences [Milano], Università degli Studi di Milano-Bicocca [Milano] (UNIMIB), Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques (LCPB), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC), Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Institut de Biologie et de Technologies de Saclay (IBITECS), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Bioénergétique et Ingénierie des Protéines ( BIP ), Aix Marseille Université ( AMU ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Department of Earth and Environmental Sciences, Università degli Studi di Milano-Bicocca [Milano], Laboratoire de Chimie des Processus Biologiques ( LCPB ), Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -Collège de France ( CdF ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés ( LISBP ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse ( INSA Toulouse ), Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Institut National des Sciences Appliquées ( INSA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut de Biologie et de Technologies de Saclay ( IBITECS ), Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ), Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux ( LCBM - UMR 5249 ), Université Joseph Fourier - Grenoble 1 ( UJF ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Grenoble Alpes ( UGA ), Università degli Studi di Milano-Bicocca = University of Milano-Bicocca (UNIMIB), Collège de France - Chaire Chimie des processus biologiques, Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Collège de France (CdF (institution))-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), CNRS, Aix Marseille Universite, INSA, CEA, ANR-12-BS08-0014,ECCHYMOSE,Etudes d'hydrogénases à Fer par électrochimie: mécanisme et optimisation pour la photoproduction d'hydrogène(2012), ANR-14-CE05-0010,HEROS,Hydrogénases résistantes à l'Oxygène(2014), ANR-11-LABX-0003,ARCANE,Grenoble, une chimie bio-motivée(2011), ANR-11-IDEX-0001,Amidex,INITIATIVE D'EXCELLENCE AIX MARSEILLE UNIVERSITE(2011), Chaire Chimie des processus biologiques, Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Collège de France (CdF)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Sensi, M, Baffert, C, Greco, C, Caserta, G, Gauquelin, C, Saujet, L, Fontecave, M, Roy, S, Artero, V, Soucaille, P, Meynial Salles, I, Bottin, H, DE GIOIA, L, Fourmond, V, Léger, C, and Bertini, L
- Subjects
Hydrogenase ,010402 general chemistry ,Photochemistry ,01 natural sciences ,Biochemistry ,[ CHIM ] Chemical Sciences ,Catalysis ,[ CHIM.CATA ] Chemical Sciences/Catalysis ,Colloid and Surface Chemistry ,Cluster (physics) ,[CHIM]Chemical Sciences ,Reactivity (chemistry) ,Hydrogen, hydrogenase ,biology ,010405 organic chemistry ,Chemistry ,Active site ,General Chemistry ,Time-dependent density functional theory ,[CHIM.CATA]Chemical Sciences/Catalysis ,0104 chemical sciences ,[ PHYS.PHYS.PHYS-CHEM-PH ] Physics [physics]/Physics [physics]/Chemical Physics [physics.chem-ph] ,Covalent bond ,Excited state ,biology.protein - Abstract
International audience; FeFe hydrogenases catalyze H-2 oxidation and formation at an inorganic active site (the "H-cluster"), which consists of a [Fe-2(CO)(3)(CN)(2)(dithiomethylamine)] subcluster covalently attached to a Fe4S4 subcluster. This active site is photosensitive: visible light has been shown to induce the release of exogenous CO (a reversible inhibitor of the enzyme), shuffle the intrinsic CO ligands, and even destroy the H-cluster. These reactions must be understood because they may negatively impact the Use of hydrogenase for the photoproduction of H-2. Here, we explore in great detail the reactivity of the excited states of the H-duster under catalytic conditions by examining, both experimentally and using TDDFT calculations, the simplest photochemical reaction: the binding and release of exogenous CO. A simple dyad model can be used to predict which excitations are active. This could be used for probing other, aspects of the photoreactivity of the H-cluster.
- Published
- 2016
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