捕获自然固氮中间体

　　

生物通报道：氮是植物生长所需的一种重要营养物质，固氮（nitrogen fixation）对于植物显得尤为重要。自然界在环境温度和压力下即能完成固氮，但是人工将氮气转化为氨-肥（ammonia fertilizer）需要在高温、高压下才能完成。

最近由犹他州立大学、维吉尼亚工学院和西北大学研究人员组成的小组，对含有固氮酶的微生物的生物固氮过程和近期报道的化学固氮过程之间是否原理一致进行了分析。他们的研究方法使观测微生物固氮具体步骤成为可能。

研究结果刊登于PNAS的固氮（Nitrogen Fixation）专刊，题目为《A methyldiazene (HN=N-CH3) derived species bound to the nitrogenase active-site FeMo cofactor: Implications for mechanism》，其中遗传和生化部分由维吉尼亚工学院Dennis Dean完成，生物物理部分由西北大学化学部完成。

酶是一种能够使其它物质发生化学变化的蛋白。Dean 说：“这种反应涉及压缩反应的多个阶段，固氮酶的活性非常复杂，因为在氮气(N2)和(NH3)之间存在多个需要增加电子和质子中间阶段（intermediate stages）。”

为了将特定阶段定格，研究人员合成了固氮过程中一种中间成分的相似物，然后跟踪此相似物的变化。PNAS文章描述研究过程中的挑战为：识别、诱捕、合成、插入相似物以及想方设法观察N2的压缩过程。

Hoffman、Dean和Seefeldt多年来致力于寻找能够捕获、观察固氮酶中间体（intermediates）的方法，研究成果刊登于去年《American Chemical Society》和《Chemical and Engineering News》杂志。究竟生物固氮与化学固氮的机理一样吗？“我们的结果提示不一样，” Dean说：“自然似乎选择了另一种途径。”（生物通记者 小粥）