Electrochemistry, AFM, and PM-IRRA Spectroscopy of Immobilized Hydrogenase: Role of a Hydrophobic Helix in Enzyme Orientation for Efficient H2 Oxidation

Authors

  • Alexandre Ciaccafava,

    1. Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, Institut de Microbiologie de la Méditerranée—CNRS, 31 Chemin Aiguier, 13009 Marseille (France)
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  • Pascale Infossi,

    1. Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, Institut de Microbiologie de la Méditerranée—CNRS, 31 Chemin Aiguier, 13009 Marseille (France)
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  • Dr. Marianne Ilbert,

    1. Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, Institut de Microbiologie de la Méditerranée—CNRS, 31 Chemin Aiguier, 13009 Marseille (France)
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  • Dr. Marianne Guiral,

    1. Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, Institut de Microbiologie de la Méditerranée—CNRS, 31 Chemin Aiguier, 13009 Marseille (France)
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  • Dr. Sophie Lecomte,

    1. Chimie et Biologie des Membranes et Nanoobjets, CNRS-Université Bordeaux 1, 2 rue Robert Escarpit, 33607 Pessac (France)
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  • Dr. Marie Thérèse Giudici-Orticoni,

    1. Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, Institut de Microbiologie de la Méditerranée—CNRS, 31 Chemin Aiguier, 13009 Marseille (France)
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  • Dr. Elisabeth Lojou

    Corresponding author
    1. Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, Institut de Microbiologie de la Méditerranée—CNRS, 31 Chemin Aiguier, 13009 Marseille (France)
    • Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, Institut de Microbiologie de la Méditerranée—CNRS, 31 Chemin Aiguier, 13009 Marseille (France)
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  • Financial support by Région Provence-Alpes-Côte d’Azur, Programme Interdisciplinaire Energie CNRS and ANR Bioénergie. We thank Dr. A. Ronda and NanoTecMat technological facility for atomic force microscopy (AFM) experiments, Dr. S. Canaan and S. Robert for TLC experiments, and M. Bauzan for growing the bacteria. PM-IRRA=polarization modulation infrared reflection adsorption.

Abstract

original image

A transmembrane helix surrounded by detergent molecules close to the surface electron relay is shown, by electrochemical, AFM, and PM-IRRAS studies, to control the orientation of a membrane-bound [NiFe] hydrogenase on electrochemical interfaces. Hence, H2 oxidation proceeds as a mixture of direct (DET) and mediated electron transfer (MET) on hydrophilic interfaces, but by a MET process on hydrophobic interfaces (see picture).

Ancillary