Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a l’University of Pennsylvania, EUA, entre els mesos d’agosta a desembre del 2006. Les hemo-catalases són enzims que protegeixen les cèl•lules dels efectes tòxics del peròxid d'hidrogen. Aquesta reacció té lloc en dues etapes, via l'intermediari Compost I (Cpd I). Tanmateix, el Compost I pot seguir una reacció secundària, a través de l'intermediari Compost II. Hi ha dos tipus d'hemo-catalases: les hemo-b (com la d'Helicobacter pylori, HPC) i les hemo-d catalases (com la de Penicillium vitale, PVC). Experimentalment s'observa que les hemo-b catalases formen Cpd II més fàcilment que les hemo-d. La formació del Cpd II consta de dos processos: la reducció del catió radical porfirínic i la protonació del grup oxoferril. Durant l'estada, es va estudiar el procès de transferència electrònica a la porfirina utilitzant una metodologia desenvolupada recentment. Els resultats mostren que per PVC la reducció és més fàcil que per HPC. Posteriorment hem realitzat una sèrie de optimitzacions de geometria CPMD QM/MM al llarg del camí per la transferència de protó (PT) de la histidina distal a l'oxoferril. Mentre que per HPC aquesta PT és espontània, per PVC l'isòmer hidroxoferrílic és menys estable que el catió imidazoli.

Report for the scientific sojourn at the University of Pennsylvania, USA, from august until desember 2006. Heme catalases are enzymes that protect the cells against the toxic effects of hydrogen peroxide. The reaction occurs in two steps, via an intermediate named Compound I (Cpd I). However, Compound I can follow a side path, involving another intermediate, Compound II (Cpd II). There are two types of heme catalases: heme-b (e.g. Helicobacter pylori catalase, HPC) and heme-d catalases (e.g. Penicillium vitale catalase, PVC). Experimentally, it is observed that heme-b catalases form Cpd II more easily than heme-d. Formation of Cpd II involves two processes: the reduction of the porphyrin cation radical and the protonation of the oxoferryl group. During the stage, we studied the electron transfer to the porphyrin using a methodology recently developed. The results show that PVC is easier to reduce than HPC. Afterwards, we have scanned the proton transfer (PT) from the distal histidine residue to the oxoferryl group, through a water molecule, using CPMD QM/MM geometry optimizations. We have observed that for HPC this PT is barrierless, while for PVC the hydroxoferryl isomer is less stable than the imidazolium cation.