Spectroscopic Investigations of Metalloenzyme Mechanisms
金属酶机制的光谱研究
基本信息
- 批准号:10552244
- 负责人:
- 金额:$ 43.87万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-04-01 至 2028-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:Active SitesAnabolismAntibioticsAreaBindingBinding ProteinsBiochemicalBiochemistryCatalysisCatalytic DNACellsCollaborationsComplexDangerousnessDiseaseElectron Spin Resonance SpectroscopyElectronsEnzymesFrequenciesGoalsHealthHeartHomeostasisHumanInvestigationIonsKnowledgeLaboratoriesLanthanoid Series ElementsMetalsMethodsNatureNitrogenaseNuclearOxygenPeptidesPlayProtein EngineeringProteinsProtonsReactionRegulationRibosomesRoleSiteSpin LabelsTechniquesWaterWorkcircadian pacemakerexperimental studyfluopsiniron hydrogenasemetalloenzymeoxidationphotosystemtool
项目摘要
Enzymes using metal centers and/or organic radicals play many crucial roles in the fundamental
biochemistry of human health, with deficiencies in their bioassembly or enzymatic functions
associated with various diseases. The R. David Britt laboratory is using advanced spectroscopic
techniques, such as multifrequency electron paramagnetic resonance (EPR), to understand the
assembly and catalytic mechanism of a number of such metal and radical centers. Many
important enzymes involved in multielectron oxidation or reduction reactions employ metal
clusters in their catalysis. The Britt laboratory is studying how such clusters are assembled by
identifying and interrogating assembly intermediates with their spectroscopic methods. For
example, the [Fe-Fe] hydrogenase enzyme uses a complex multinuclear Fe-S “H-cluster”,
containing organometallic Fe-CO and Fe-CN components, to catalyze reversible interconversion
of H2 with protons and electrons. How does nature safely assemble such a center involving
potentially dangerous CO and CN- species? Other experiments are unraveling the biosynthesis
of the complex Fe-S “M-cluster” at the heart of the nitrogenase enzyme, which can incorporate
Mo or V or an additional Fe in its active site. We are studying the biosynthesis of an interesting
Cu(II) containing antibiotic, Fluopsin C. Radical S-adenosylmethione (rSAM) enzymes carry out
many interesting reactions. In one interesting area, we are studying how they transform peptides
into ribosomally-synthesized and post-translationally modified peptide (RiPP) products.
Regulation of metal composition in cells is crucial, and we are examining a number of metal-
binding proteins involved in metal ion sequestration and homeostasis, including a new project
examining lanthanide binding in proteins such as lanmodulin. We are targeting a number of de
novo designed proteins for detailed characterization, and we are starting new collaborations
examining the reactivity of artificial metalloenzymes and DNAzymes. We continue to collaborate
and provide advanced EPR support in a number of interesting metalloenzyme and radical enzyme
arenas, including work to cryotrap, and characterize with high field EPR, the transient oxygen-
generating S4 state of the photosystem II water oxidizing enzyme. And using site directed spin
labeling as a tool, we are probing the dynamics of an all-protein biochemical oscillator that serves
as nature’s simplest circadian clock.
使用金属中心和/或有机自由基的酶在基本原理中发挥着许多关键作用。
人类健康的生物化学,其生物组装或酶功能存在缺陷
R. David Britt 实验室正在使用先进的光谱技术。
技术,例如多频电子顺磁共振(EPR),以了解
许多此类金属和自由基中心的组装和催化机制。
参与多电子氧化或还原反应的重要酶采用金属
布里特实验室正在研究这些簇是如何在其催化作用下组装的。
用光谱方法识别和询问组装中间体。
例如,[Fe-Fe]氢化酶使用复杂的多核 Fe-S“H 簇”,
含有有机金属 Fe-CO 和 Fe-CN 组分,催化可逆相互转化
H2 与质子和电子的结合。大自然如何安全地组装这样一个中心?
潜在危险的 CO 和 CN- 物种?其他实验正在解开生物合成的谜团。
位于固氮酶核心的复杂 Fe-S“M 簇”,它可以结合
Mo 或 V 或在其活性位点添加 Fe 我们正在研究一种有趣的生物合成。
含有抗生素 Fluopsin C 的 Cu(II)。自由基 S-腺苷甲硫酮 (rSAM) 酶进行
在一个有趣的领域,我们正在研究它们如何转化肽。
转化为核糖体合成和翻译后修饰肽 (RiPP) 产品。
细胞中金属成分的调节至关重要,我们正在研究许多金属成分
参与金属离子螯合和稳态的结合蛋白,包括一个新项目
我们正在检查兰莫杜林等蛋白质中的镧系元素结合。
novo 设计了用于详细表征的蛋白质,我们正在开始新的合作
我们继续合作研究人工金属酶和脱氧核糖核酸酶的反应性。
并为许多有趣的金属酶和自由基酶提供先进的 EPR 支持
领域,包括冷冻阱工作,并用高场 EPR 表征,瞬态氧-
产生光系统 II 水氧化酶的 S4 态并使用定点自旋。
标记作为一种工具,我们正在探索全蛋白质生化振荡器的动力学,该振荡器服务于
作为自然界最简单的生物钟。
项目成果
期刊论文数量(31)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Structural Properties and Catalytic Implications of the SPASM Domain Iron-Sulfur Clusters in Methylorubrum extorquens PqqE.
- DOI:10.1021/jacs.0c02044
- 发表时间:2020-07
- 期刊:
- 影响因子:15
- 作者:Wen Zhu;Lindsey M. Walker;Lizhi Tao;A. Iavarone;Xuetong Wei;R. Britt;S. Elliott;J. Klinman;J. Klinman
- 通讯作者:Wen Zhu;Lindsey M. Walker;Lizhi Tao;A. Iavarone;Xuetong Wei;R. Britt;S. Elliott;J. Klinman;J. Klinman
Incorporation of Ni2+, Co2+, and Selenocysteine into the Auxiliary Fe-S Cluster of the Radical SAM Enzyme HydG.
将 Ni2 、Co2 和硒代半胱氨酸掺入自由基 SAM 酶 HydG 的辅助 Fe-S 簇中。
- DOI:10.1021/acs.inorgchem.9b01293
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:4.6
- 作者:Rao,Guodong;Alwan,KatherineB;Blackburn,NinianJ;Britt,RDavid
- 通讯作者:Britt,RDavid
Proposed Mechanism for the Biosynthesis of the [FeFe] Hydrogenase H-Cluster: Central Roles for the Radical SAM Enzymes HydG and HydE.
- DOI:10.1021/acsbiomedchemau.1c00035
- 发表时间:2022-02-16
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Britt RD;Tao L;Rao G;Chen N;Wang LP
- 通讯作者:Wang LP
Chemical structure and bonding in a thorium(iii)-aluminum heterobimetallic complex.
- DOI:10.1039/c8sc01260a
- 发表时间:2018-05-14
- 期刊:
- 影响因子:8.4
- 作者:Altman AB;Brown AC;Rao G;Lohrey TD;Britt RD;Maron L;Minasian SG;Shuh DK;Arnold J
- 通讯作者:Arnold J
Elucidation of a Copper Binding Site in Proinsulin C-peptide and Its Implications for Metal-Modulated Activity.
- DOI:10.1021/acs.inorgchem.0c01212
- 发表时间:2020-07-06
- 期刊:
- 影响因子:4.6
- 作者:Stevenson MJ;Janisse SE;Tao L;Neil RL;Pham QD;Britt RD;Heffern MC
- 通讯作者:Heffern MC
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