UBB în avangarda biochimiei structurale: studiu de impact demonstrat prin tehnologii de ultimă generație
O echipă de cercetători ai Universității Babeș-Bolyai (UBB) din Cluj-Napoca a realizat un studiu remarcabil în domeniul biochimiei structurale, publicat recent în Nature Communications. Cercetarea, desfășurată împreună cu colaboratori internaționali, a folosit tehnologii de ultimă generație, incluzând lasere femtosecunde de mare putere, cristalografie avansată și simulări ale structurii electronice moleculare, pentru a examina modul în care oxigenul se leagă de fier în proteinele biologice și pentru a propune o reinterpretare a efectului observatorului în acest context.
Speciile Fe(IV) și enigmele biochimice
Proteinele care conțin fier, precum hemoglobina, joacă roluri fundamentale în procese biologice vitale, de la transportul oxigenului și neutralizarea peroxizilor, până la metabolizarea medicamentelor în ficat. În cadrul acestor procese, fierul poate atinge stări neobișnuite de oxidare, denumite Fe(IV). Deși aceste specii sunt studiate de mai bine de un secol și sunt documentate în manualele de chimie bioanorganică, natura lor electronică rămâne controversată. Studiul realizat de cercetătorii UBB propune o explicație pentru distanțele aparent anormale între fier și oxigen în feril, contrar modelului clasic Fe=O.
Oxigenul radical și multiple fețe electronice
Tradițional, speciile Fe(IV) sunt considerate a forma legături duble scurte și puternice cu oxigenul. Însă măsurători recente pe proteine precum mioglobina, peroxidazele și citocromii au arătat distanțe mai lungi între fier și oxigen, sugerând o legătură simplă Fe–O. Cercetătorii UBB interpretează aceste observații prin ipoteza că fierul și oxigenul nu se află într-o singură stare electronică bine definită. În schimb, stările apropiate energetic contribuie semnificativ, permițând un transfer de electron de la oxigen la fier, ceea ce conferă oxigenului caracter de radical liber, iar fierului un caracter de Fe(III).
Efectul observatorului în măsurători ultrarapide
„O componentă spectaculoasă tehnic în studiul prezent este că radiația (‘lumina’) folosită pentru măsurarea distanței fier-oxigen poate de fapt schimba tocmai acea distanță – iar schimbarea are loc chiar dacă molecula este imobilizată în cristal, sau dacă măsurătoarea este extrem de rapidă – în domeniul femtosecundelor. În știință, astfel de efecte sunt cunoscute ca principiu și denumite «efectul observatorului» (sau, în științe sociale, «paradoxul observatorului»). Este însă prima dată când un astfel de efect se observă pe o scală atât de rapidă în proteine”, explică prof. univ. dr. Radu Silaghi-Dumitrescu, unul dintre cercetătorii implicați.
Contribuția echipei UBB și colaborările internaționale
Echipa UBB a analizat structura electronică a centrilor de fier și a propus interpretarea neobișnuită a datelor experimentale. Grupul a inclus cadre didactice și cercetători de la Facultatea de Chimie și Inginerie Chimică, Institutul de Cercetare „Raluca Ripan” și platforma INSPIRE – dr. Adrian M. V. Brânzanic, dr. Maria Lehene și prof. Radu Silaghi-Dumitrescu. Studiul a beneficiat de finanțare din fonduri europene PNRR și POC și a fost realizat în colaborare cu University of Essex și Diamond Light Source (Anglia), SLAC și Lawrence Berkeley National Laboratories (SUA), precum și Universitatea din Lund (Suedia).
Lucrarea completă, Williams, L.J., Kamps, J.J., Brânzanic, A.M.V. et al. Can ferric-oxyl excited states explain elongated iron-oxygen bonds in heme peroxidase catalytic intermediates? Nat Commun (2026), poate fi consultată pe platforma Nature Communications: https://www.nature.com/articles/s41467-026-69192-8.
Înființată în 1581, UBB este cea mai veche universitate din România și găzduiește aproximativ 55.000 de membri ai comunității academice, provenind din 15 localități și 12 județe. Universitatea oferă programe academice în trei limbi – română, maghiară și germană – și dispune de infrastructură de cercetare modernă, inclusiv unități CDI integrate în rețele europene și laboratoare cu realitate virtuală și augmentată. UBB se află constant în topul primelor 5% universități la nivel mondial și face parte din alianțe internaționale prestigioase, precum GUILD și EUTOPIA, fiind recunoscută cu HR Award for Excellence și calificată ca universitate world-class (QS*****) din România.
