Laboratório: pêndulo proteico explica enzimas que produzem hidrogénio

Uma única histidina basta para decidir se uma enzima funciona à velocidade máxima ou quase para. Num estudo laboratorial publicado a 17 de outubro de 2026, uma equipa da Ruhr University Bochum, na Alemanha, mostrou como uma classe de enzimas microbianas move protões tão depressa que consegue produzir hidrogénio a ritmos elevados. Cada um destes biocatalisadores pode captar quase 10 000 protões por segundo.

As enzimas em causa são as [FeFe]-hidrogenases. O zinco ocorre naturalmente em muitos biocatalisadores, onde ajuda a reação, mas o mesmo metal pode também inibi-los. O Dr. Jifu Duan explica que o zinco se liga aos aminoácidos da enzima e pode bloqueá-la, ou fixar-se em locais necessários à ligação dos protões. A equipa verificou que, embora o zinco se fixe em vários pontos destas enzimas, apenas uma localização precisa provocava a inibição. Esse ponto fica mesmo ao lado da via de transporte de protões já conhecida nas hidrogenases.

Os investigadores identificaram depois as duas histidinas que o zinco e outros iões metálicos bloqueiam, ambas à superfície da enzima. Substituir uma delas por outro aminoácido manteve a enzima muito ativa, mas tornou-a insensível ao zinco. Substituir a outra fez com que a enzima produzisse hidrogénio apenas muito lentamente. Em conjunto, estes testes e as estruturas cristalinas mostraram que uma histidina funciona como um pêndulo, oscilando em torno de um ponto de apoio fixo formado por outro aminoácido. Quando oscila em direção à superfície, retira um protão da segunda histidina. Quando oscila para o interior, passa esse protão à via de transporte conhecida.

O pêndulo não se encontra em todo o lado. Existem vários grupos de [FeFe]-hidrogenases, mas apenas o grupo A atinge as taxas de produção particularmente elevadas que tornam estas enzimas interessantes para a biotecnologia. O professor Thomas Happe afirma que a equipa procurou o pêndulo noutros grupos e só o encontrou no grupo A. Os investigadores acreditam que as duas histidinas explicam a captura rápida de protões e a elevada atividade desse grupo, e sugerem que a evolução poderá ter especializado este grupo por essa razão.

Por agora, o benefício é sobretudo para a investigação. Compreender este mecanismo pode ajudar os cientistas a estudar outras hidrogenases e, escrevem os autores, talvez a conceber biocatalisadores mais adequados a processos industriais de base biológica. Os autores notam ainda que os resultados são importantes para compreender o metabolismo do hidrogénio nos organismos vivos, que desempenha um papel em muitos ecossistemas. Não é indicado qualquer calendário para tais aplicações, e o estudo não testa nenhum processo industrial: explica como funciona uma enzima natural, e esse conhecimento é o primeiro passo de qualquer projeto de engenharia.