We have built a model to describe the hydrogenase catalyzed, autocatalytic, reversible hydrogen oxidation reaction where one of the enzyme forms is the autocatalyst. The model not only reproduces the experimentally observed front properties, but also explains the found hydrogen ion dependence. Furthermore, by linear stability analysis, two different front types are found in good agreement with the experiments.

1.
I. R.
Epstein
and
K.
Showalter
,
J. Phys. Chem.
100
,
13132
(
1996
).
2.
F.
Muzika
and
I.
Schreiber
,
J. Chem. Phys.
139
,
164108
(
2013
).
3.
F.
Muzika
,
L.
Schreiberova
, and
I.
Schreiber
,
RSC Adv.
4
,
56165
(
2014
).
4.
R.
Larter
,
J. Phys. Chem. B
107
,
415
(
2003
).
5.
B. N.
Kholodenko
,
O. V.
Demin
, and
H. V.
Westerhoff
,
J. Phys. Chem. B
101
,
2070
(
1997
).
6.
E.
Jee
,
T.
Bánsági
,
A. F.
Taylor
, and
J. A.
Pojman
,
Angew. Chem., Int. Ed.
55
,
2127
(
2016
).
7.
A. A.
Polezhaev
,
C.
Hilgardt
,
T.
Mair
, and
S. C.
Muller
,
IEE Proc.: Syst. Biol.
152
,
75
(
2005
).
8.
A.
Gholami
,
O.
Steinbock
,
V.
Zykov
, and
E.
Bodenschatz
,
New J. Phys.
17
,
063007
(
2015
).
9.
A.
Gholami
,
V.
Zykov
,
O.
Steinbock
, and
E.
Bodenschatz
,
New J. Phys.
17
,
093040
(
2015
).
10.
Y.
Cheng
and
H.
Othmer
,
PLoS Comput. Biol.
12
,
e1004900
(
2016
).
11.
T.
Mair
,
L.
Zimányi
,
P.
Khoroshyy
,
A.
Muller
, and
S. C.
Muller
,
Biosystems
83
,
188
(
2006
), the 5th International Conference on Systems Biology.
12.
S.
Bagyan
,
T.
Mair
,
Y.
Suchorski
,
M. J. B.
Hauser
, and
R.
Straube
,
J. Phys. Chem. B
112
,
14334
(
2008
).
13.
A. I.
Lavrova
,
S.
Bagyan
,
T.
Mair
,
M. J. B.
Hauser
, and
L.
Schimansky-Geier
,
Biosystems
97
,
127
(
2009
).
14.
J.
Bolyó
,
T.
Mair
,
G.
Kuncová
, and
M. J. B.
Hauser
,
Biophys. Chem.
153
,
54
(
2010
).
15.
F. A.
Chandra
,
G.
Buzi
, and
J. C.
Doyle
,
Science
333
,
187
(
2011
).
16.
G.
Hu
,
J. A.
Pojman
,
S. K.
Scott
,
M. M.
Wrobel
, and
A. F.
Taylor
,
J. Phys. Chem. B
114
,
14059
(
2010
).
17.
M. M.
Wrobel
,
T.
Bánsági
,
S. K.
Scott
,
A. F.
Taylor
,
C. O.
Bounds
,
A.
Carranza
, and
J. A.
Pojman
,
Biophys. J.
103
(
3
),
610
(
2012
).
18.
T.
Bánsági
and
A. F.
Taylor
,
J. Phys. Chem. B
118
,
6092
(
2014
).
19.
F.
Muzika
,
T.
Bánsági
,
I.
Schreiber
,
L.
Schreiberova
, and
A. F.
Taylor
,
Chem. Commun.
50
,
11107
(
2014
).
20.
C.
Bagyinka
,
Int. J. Hydrogen Energy
39
,
18521
(
2014
).
21.
F. A.
Armstrong
,
Curr. Opin. Chem. Biol.
8
,
133
(
2004
).
22.
H.
Ogata
,
W.
Lubitz
, and
Y.
Higuchi
,
Dalton Trans.
0
,
7577
(
2009
).
23.
R.
Cammack
,
M.
Frey
, and
R.
Robson
,
Hydrogen as a Fuel: Learning From Nature
(
CRC Press
,
2015
).
24.
A.
Petrenko
and
M.
Stein
,
J. Phys. Chem. B
119
,
13870
(
2015
).
25.
K. L.
Kovács
and
C.
Bagyinka
,
FEMS Microbiol. Lett.
87
,
407
(
1990
).
26.
K. L.
Kovács
,
G.
Tigyi
,
L. T.
Thanh
,
S.
Lakatos
,
Z.
Kiss
, and
C.
Bagyinka
,
J. Biol. Chem.
266
,
947
(
1991
), available at www.jbc.org/content/266/2/947.full.pdf.
27.
K. L.
Kovács
,
C.
Bagyinka
, and
L. T.
Serebriakova
,
Curr. Microbiol.
9
,
215
(
1983
).
28.
C.
Bagyinka
,
N. A.
Zorin
, and
K. L.
Kovács
,
Anal. Biochem.
142
,
7
(
1984
).
29.
J.
Ősz
,
G.
Bodó
,
R. M. M.
Branca
, and
C.
Bagyinka
,
Biophys. J.
89
,
1957
(
2005
).
30.
S. D.
Varfolomeev
,
S. O.
Bachurin
, and
C. D.
Toaĭ
,
Mol. Biol.
11
,
423
(
1977
) (in Russian).
31.
A. L.
De Lacey
,
V. M.
Fernández
,
M.
Rousset
, and
R.
Cammack
,
Chem. Rev.
107
,
4304
(
2007
).
32.
J.
Ősz
and
C.
Bagyinka
,
Biophys. J.
89
,
1984
(
2005
).
33.
G.
Bodó
,
R. M. M.
Branca
,
A.
Tóth
,
D.
Horváth
, and
C.
Bagyinka
,
Biophys. J.
96
,
4976
(
2009
).
34.
S.
Bankó
,
Z.
Kucsma
,
G.
Lente
, and
C.
Bagyinka
,
Biochim. Biophys. Acta
1834
,
658
(
2013
).
35.
S. K.
Scott
and
K.
Showalter
,
J. Phys. Chem.
96
,
8702
(
1992
).
36.
A.
Tóth
,
D.
Horváth
,
E.
Jakab
,
J. H.
Merkin
, and
S. K.
Scott
,
J. Chem. Phys.
114
,
9947
(
2001
).
37.
E.
Jakab
,
D.
Horváth
,
A.
Tóth
,
J. H.
Merkin
, and
S. K.
Scott
,
Chem. Phys. Lett.
342
,
317
(
2001
).
38.
N. A.
Zorin
,
B.
Dimon
,
J.
Gagnon
,
J.
Gaillard
,
P.
Carrier
, and
P. M.
Vignais
,
Eur. J. Biochem.
241
,
675
(
1996
).
39.
P. T. H. M.
Verhallen
,
L. J. P.
Oomen
,
A. J. J. M. v. d.
Elsen
, and
A. J.
Kruger
,
Chem. Eng. Sci.
39
,
1535
(
1984
).
40.
P.
Wardman
,
Free Radical Res. Commun.
14
,
57
(
1991
).
41.
A. L.
De Lacey
,
J.
Moiroux
, and
C.
Bourdillon
,
Eur. J. Biochem.
267
,
6560
(
2000
).
42.
S. D.
Varfolomeev
,
A. I.
Yaropolov
, and
A. A.
Karyakin
,
J. Biotechnol.
27
,
331
(
1993
).
43.
Wolfram Research, Inc., Mathematica, Version 10.1, Champaign, IL, 2015.
44.
S. D.
Cohen
and
A. C.
Hindmarsh
,
Comput. Phys.
10
,
138
(
1996
).
45.
A. C.
Hindmarsh
,
P. N.
Brown
,
K. E.
Grant
,
S. L.
Lee
,
R.
Serban
,
D. E.
Shumaker
, and
C. S.
Woodward
,
ACM Trans. Math. Software
31
,
363
(
2005
).
You do not currently have access to this content.