Bicarbonate as a New Cofactor of Water Oxidase

碳酸氢盐作为水氧化酶的新辅因子

基本信息

  • 批准号:
    6335821
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.82万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2001
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2001-05-01 至 2002-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This collaborative project is focused on elucidation of the role of bicarbonate (BC) in the functional/structural organization of the water oxidase (WOC). Prior joint studies arising from our collaboration has shown that BC is a key component needed for assembly of the inorganic core of the WOC, particularly the binding and photo-oxidation of Mn 2+ ions. BC also has potential significance for understanding the origin of biogenesis of the inorganic core during evolution of the first 02 producing photosynthetic organisms. To investigate the possibility of direct interaction (ligation) of BC to the (Mn4Ca1Clx) core of the WOC, the EPR, ENDOR, ESE-ENDOR and FT-lR characteristics of the core will be investigated after replacement of BC for 12 C- and 13C-formate, 13C- bicarbonate and borate during reconstitution of the WOC from apo-WOC preparations and the inorganic cofactors. A possible role for BC in "switching" between the four-electron (with production of 02) to the two-electron (with production of H202) mechanism of water oxidation, will be investigated using the luminol-peroxidase assay (the sensitivity of which has been considerably increased in the Russian group). A possible role for BC in the catalase activity of the WOC will also be examined. Electrochemistry of manganese complexes with BC and other weak anions, and their capabilities to donate electrons to the WOC and to catalyse the decomposition of hydrogen peroxide will be studied to understand the specificity of the bicarbonate effect on the WOC. The health of all aerobic organisms, including man, depends upon these processes, since water oxidation is the dominant renewable source of atmospheric oxygen, while catalase protects against oxidative damage caused by hydrogen peroxide, a potent biological toxin. The specific aims of this project are directly related to the aims of the parent NIH project "Catalases and photosynthetic water oxidase." The research will be mainly done in Russia as an extension of NIH grant #5R01GM39932-1O
该合作项目的重点是阐明碳酸氢盐的作用 (BC) 水氧化酶 (WOC) 的功能/结构组织。 我们之前的合作联合研究表明,BC 是一个关键 组装 WOC 无机核所需的组件,特别是 Mn 2+ 离子的结合和光氧化。 BC也有潜力 对于理解无机核生物发生的起源具有重要意义 在第一个 02 产生光合生物的进化过程中。到 研究 BC 直接相互作用(连接)的可能性 WOC、EPR、ENDOR、ESE-ENDOR 和 FT-lR 的 (Mn4Ca1Clx) 核心 将 BC 替换为 12 后将研究核心特性 C-和 13C-甲酸盐、13C-碳酸氢盐和硼酸盐在重构过程中 WOC 来自 apo-WOC 制剂和无机辅因子。可能的角色为 BC 在四电子(产生 02)和 水氧化的双电子(产生H202)机制,将是 使用鲁米诺过氧化物酶测定进行研究(其灵敏度已 俄罗斯组显着增加)。 BC 可能发挥的作用 WOC 的过氧化氢酶活性也将被检查。电化学 锰与BC和其他弱阴离子的配合物及其能力 向WOC提供电子并催化氢的分解 将研究过氧化物以了解碳酸氢盐的特异性 对WOC的影响。所有需氧生物体(包括人类)的健康取决于 在这些过程中,因为水氧化是主要的可再生来源 大气中的氧气,而过氧化氢酶可防止氧化损伤 过氧化氢,一种强效生物毒素。该项目的具体目标 与 NIH 父项目“过氧化氢酶和 光合水氧化酶。”该研究将主要在俄罗斯进行 延长 NIH 拨款 #5R01GM39932-1O

项目成果

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