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Reactivity of the Excited States of the H-Cluster of FeFe Hydrogenases

Authors :
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
Bertini, L
Source :
Journal of the American Chemical Society, Journal of the American Chemical Society, American Chemical Society, 2016, 138 (41), pp.13612-13618. ⟨10.1021/jacs.6b06603⟩, Journal of the American Chemical Society, American Chemical Society, 2016, 138 (41), pp.13612-13618. 〈10.1021/jacs.6b06603〉, Journal of the American Chemical Society, 2016, 138 (41), pp.13612-13618. ⟨10.1021/jacs.6b06603⟩, Europe PubMed Central
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

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.

Details

Language :
English
ISSN :
00027863 and 15205126
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of the American Chemical Society, Journal of the American Chemical Society, American Chemical Society, 2016, 138 (41), pp.13612-13618. ⟨10.1021/jacs.6b06603⟩, Journal of the American Chemical Society, American Chemical Society, 2016, 138 (41), pp.13612-13618. 〈10.1021/jacs.6b06603〉, Journal of the American Chemical Society, 2016, 138 (41), pp.13612-13618. ⟨10.1021/jacs.6b06603⟩, Europe PubMed Central
Accession number :
edsair.doi.dedup.....8d70093c3d4e83fe8057a30990618344