Assessing electron transfer reactions and catalysis in multicopper oxidases with operando X-ray absorption spectroscopy

Autor(es)

Macedo, Lucyano J. A. ^[1] ; Hassan, Ayaz ^[1] ; Sedenho, Graziela C. ^[1] ; Crespilho, Frank N. ^[1]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Sao Carlos Inst Chem, BR-13560970 Sao Paulo - Brazil

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: NATURE COMMUNICATIONS; v. 11, n. 1 JAN 16 2020.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

Here we propose an experimental setup based on operando X-ray absorption spectroscopy (XAS) to understand why copper-containing oxidoreductase enzymes show exceptional performance as catalysts for the oxygen reduction reaction (ORR). An electrode based on carbon nanoparticles organized in mesoporous structures with bilirubin oxidase (BOD) was developed to be used in a home-made operando XAS electrochemical cell, and we probed the electron transfer under ORR regime. In the presence of molecular oxygen, the BOD cofactor containing 4 copper ions require an overpotential about 150 mV to be reduced as compared to that in the absence of oxygen. A second electron transfer step, which occurs faster than the cofactor reduction, suggests that the cooper ions act as a tridimensional redox active electronic bridges for the electron transfer reaction. (AU)

• Processo FAPESP: 17/20493-2 - Estudo de metaloenzimas por eletroquímica acoplada à espectroscopia vibracional
• Beneficiário: Lucyano Jefferson Alves de Macêdo
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 19/15333-1 - Células híbridas bio-foto-eletroquímicas para conversão de energia solar
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 16/25806-6 - Interação entre biomoléculas e nanoestruturas: eletroquímica, interfaces e superfícies
• Beneficiário: Ayaz Hassan
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 19/12053-8 - Eletrodos de alto desempenho aplicados em baterias orgânicas e em biocélulas a combustível
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 15/22973-6 - Desenvolvimento de Biocélulas a Combustível Microbiológicas para Bioprodução e Oxidação de Etanol
• Beneficiário: Graziela Cristina Sedenho
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado