Die Bindung von Cyanid an [FeFe]‐Hydrogenasen stabilisiert die alternative Konfiguration des Protonentransferpfads

Abstract Hydrogenasen sind H 2 ‐umsetzende Metalloenzyme und enthalten katalytische Kofaktoren, deren Eisenionen durch biologisch ungewöhnliche Kohlenmonoxid‐ (CO) und Cyanid‐ (CN − ) Liganden koordiniert sind. Externes CO und CN − hemmt Hydrogenasen jedoch. Der molekulare Mechanismus der Bindung von CN − an [FeFe]‐Hydrogenasen ist unbekannt. In dieser Studie präsentieren wir Kristallstrukturen der mit CN − behandelten [FeFe]‐Hydrogenase CpI aus Clostridium pasteurianum . Auf Grund der hohen Auflösung von 1.39 Å können wir die intrinsischen CO‐ und CN − ‐Liganden voneinander unterscheiden. Wir zeigen, dass externes CN − die offene Bindestelle des Kofaktors besetzt, an die auch externes CO bindet. Im Gegensatz zu anderen Inhibitoren zeigen die CN − ‐behandelten Kristalle Konformationsänderungen konservierter Reste des Protonentransferpfads, die einen direkten Austausch von Protonen zwischen den Aminosäuren E279 und S319 ermöglichen. Diese Konformation wurde als notwendig für einen effizienten Protonentransfer vorgeschlagen, doch wurde sie bisher nicht strukturell nachgewiesen.