Gli enzimi contenenti nichel hanno un ruolo fondamentale nel catalizzare diversi tipi di reazioni e appartengono a classi diverse
Il nichel è un metallo di transizione del Gruppo 10 e del 4° periodo che si trova in natura in molti minerali come niccolite, oregonite e taenite.
Grazie alle sue proprietà fisiche e chimiche è utilizzato in un’ampia varietà di processi metallurgici, come la produzione di leghe, batterie al nichel-cadmio e come catalizzatore.
È ampiamente distribuito nell’ambiente, nell’aria, nell’acqua e nel suolo e può derivare da fonti naturali e da attività antropiche. Il nichel rilasciato da fonti antropiche è emesso sotto forma di ossidi, solfuri, composti solubili e, in misura minore, come nichel metallico
Deidrogenasi
Le deidrogenasi sono enzimi che ossidano un substrato trasferendo idrogeno a un accettore di elettroni, come NAD+ o FAD
Le deidrogenasi contenenti nichel sono:
Monossido di carbonio deidrogenasi
È un enzima che appartiene alla classe delle ossidoreduttasi che catalizza l’ossidazione reversibile del monossido di carbonio in biossido di carbonio:
CO + H2O ⇄ CO2 + 2 H+ + 2 e–
I due ioni H+ sono successivamente ridotti per formare H2 fornendo l’energia libera necessaria per guidare la generazione di ATP.
Idrogeno deidrogenasi
È un enzima che appartiene alla classe delle ossidoreduttasi che catalizza la reazione:
H2 + NAD+ ⇄ H+ + NADH
Idrogenasi
Le idrogenasi catalizzano l’ ossidazione reversibile di H2 e possono essere divise in tre classi a seconda del tipo di centro metallico cataliticamente attive: [NiFe], [FeFe] e [Fe].
Le idrogenasi contenenti nichel sono:
Ferredossina idrogenasi
È un enzima che catalizza la seguente reazione:
H2 + 2 ferredossina ossidata ⇄ 2 ferredossina ridotta + 2 H+
L’enzima contiene clusters ferro-zolfo ma quelli isolati da alcune sorgenti contengono nichel.
Coenzima F420 idrogenasi
È un enzima che catalizza la reazione:
H2 + coenzima F420 ⇄ coenzima F420 ridotto
È una flavoproteina (FAD) contenente centri ferro-zolfo e nichel.
Citocromo-c3 idrogenasi
È un enzima che catalizza la reazione:
2 H2 + ferricitocromo c3 ⇄ 4 H+ + ferrocitocromo c3
L’enzima è una proteina ferro-zolfo. Alcune forme dell’enzima contengono nichel ([NiFe]-idrogenasi) e, tra queste, alcune contengono selenocisteina ([NiFeSe]-idrogenasi).
Ureasi
Sono metalloenzimi ad alto peso molecolare contenenti nichel
Questi enzimi catalizzano l’idrolisi dell’urea in anidride carbonica e ammoniaca secondo la reazione complessiva:
(NH 2)2 CO + H2O → CO2 + 2 NH3
Superossido dismutasi
La superossido dismutasi è un enzima che catalizza reazioni di dismutazione. In normali condizioni fisiologiche la produzione di ROS è controbilanciata dall’azione di enzimi antiossidanti tra i quali si annovera la SOD che catalizza la disproporzione dell’anione superossido in perossido di idrogeno e ossigeno molecolare secondo la reazione:
2 O2– + 2 H+ ⇄ O2 + H2O2
Esistono molte forme comuni di SOD: sono proteine che possono avere cofattori metallici diversi, come rame e zinco o manganese, ferro o nichel.
Lattoilglutatione liasi
Enzima appartenente alla classe delle liasi che catalizza l’ isomerizzazione degli addotti emitioacetalici formati in una reazione spontanea tra un gruppo glutationile e aldeidi come il metilgliossale.