IJzer is essentieel voor het leven. Het is een bestanddeel van hemoglobine, het zuurstofdragende eiwit in rode bloedcellen, en is ook betrokken bij veel andere belangrijke biologische processen, zoals DNA-synthese en energieproductie.

Maar hoe werkt ijzer eigenlijk? Hoe activeert het zuurstof in levende wezens?

Een team van onderzoekers van de Universiteit van Californië, Berkeley, heeft aangetoond dat ijzer zuurstof activeert door het op te splitsen in twee zeer reactieve atomen. Deze atomen kunnen vervolgens reageren met andere moleculen om een ​​verscheidenheid aan verbindingen te produceren, waaronder water, koolstofdioxide en stikstofoxiden.

De onderzoekers gebruikten een techniek genaamd röntgenkristallografie om de structuur vast te leggen van een ijzerhoudend enzym genaamd cytochroom c-oxidase. Dit enzym is verantwoordelijk voor het activeren van zuurstof in de mitochondriën van cellen.

Uit de röntgenkristallografische gegevens bleek dat het ijzeratoom in cytochroom c-oxidase gebonden is aan vier stikstofatomen uit de eiwitskelet van het enzym. Deze coördinatiesfeer houdt het ijzeratoom op zijn plaats en zorgt ervoor dat het kan reageren met zuurstof.

Wanneer zuurstof zich aan het ijzeratoom bindt, wordt het in twee atomen gesplitst. Eén van deze atomen wordt vervolgens overgebracht naar een koperatoom in het enzym, en het andere atoom komt vrij in de mitochondriën.

Het vrijgekomen zuurstofatoom kan vervolgens reageren met andere moleculen om een ​​verscheidenheid aan verbindingen te produceren, waaronder water, kooldioxide en stikstofoxiden. Deze verbindingen zijn essentieel voor het goed functioneren van cellen.

De onderzoekers zeggen dat hun bevindingen een nieuw inzicht bieden in hoe ijzer zuurstof in levende wezens activeert. Dit inzicht zou kunnen leiden tot de ontwikkeling van nieuwe medicijnen voor de behandeling van ziekten die worden veroorzaakt door ijzertekort of zuurstofvergiftiging.

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Science.