Onder bijzondere omstandigheden kunnen nitraationen reageren als Lewiszuren. En dat beïnvloedt op een onverwachte manier de structuur van sommige eiwitten, schrijft UvA-onderzoeker Tiddo Mooibroek in Nature Communications.

Dat NO₃^- een (geconjugeerde) base is, zij het een zwakke, is dus alweer een dogma dat de prullenmand in kan. Mooibroek vermoedt dat het verschijnsel tamelijk uniek is voor NO₃^-, maar in de natuur komt dat ion zo vaak voor dat de ontdekking wel eens uitgebreide consequenties zou kunnen hebben.

Zo’n Lewiszuur staat ook bekend als een elektronenpaarontvanger, en op het eerste gezicht kun je zo’n extra elektronenpaar in NO₃^- nergens kwijt. En als zo’n ion vrij in een vloeistof zweeft, lukt dat inderdaad niet.

Maar de computerberekeningen van Mooibroek en zijn mede-auteurs Antonio Bauzá en Antonio Frontera, van de Universitat de les Illes Balears in Palma de Mallorca, suggereren een ander beeld wanneer het ion deel uitmaakt van een vaste stof. De elektronenwolk heeft toch al de neiging naar de O’s te trekken, en als hij zich ook nog een beetje kan uitbreiden over andere ionen in de buurt laat hij bij de centrale N een zogeheten π-gat achter: een π-orbitaal die zo leeg is dat hij een extra elektronenpaar naar zich toe kan zuigen.

En dankzij de platte vorm van NO₃^- is dit gat vanaf de boven- en de onderkant nog uitstekend bereikbaar ook.

Bij andere stikstofverbindingen, zoals nitrobenzeen, zijn zulke π-gaten al eerder waargenomen. Maar bij NO₃^- lijkt niemand er eerder naar te hebben gezocht.

Toen de simulaties uitwezen dat het in theorie zou kunnen, zijn Mooibroek en collega’s gaan speuren in twee bibliotheken met bestaande kristalstructuren: de Cambridge Structural Database (CSD) die zouten bevat, en and the Brookhaven Protein Data Bank (PDB) met eiwitten. In totaal troffen ze vier structuren aan waarin NO₃^- zo te zien op deze manier is ingebouwd: drie exotische organische zouten en één eiwit genaamd 3EZH. Bij dat eiwit, een histidinekinase, lijkt één NO₃^- vier aminozuurbouwstenen tegelijk bij elkaar te houden: twee arginines via H-bruggen en twee glycines via het π-gat.

bron: UvA, Nature Communications