O2-Reactivity in De Novo Designed Mononuclear, Non-Heme Fe Proteins
De Novo 设计的单核非血红素铁蛋白中的 O2 反应性
基本信息
- 批准号:10238801
- 负责人:
- 金额:$ 6.6万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-01 至 2023-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Active SitesAffinityAmino AcidsAnabolismAntibioticsBindingBinding ProteinsBioavailableBiochemicalBiologicalBiological ModelsBiologyCharacteristicsChargeChemicalsComplementComplexComputing MethodologiesDNADioxygenElectronsEnvironmentFeedbackFutureHealthHemeHistidineHumanHydrogen BondingHydrogen PeroxideHydroxylationIronKeto AcidsLengthLigandsLocationMaintenanceMediatingMetalloproteinsMetalsMononuclearMultinuclear NMRNMR SpectroscopyNatureOpticsOxidation-ReductionPhasePhysiologicalPlanet EarthPorphyrinsPositioning AttributePost-Translational Protein ProcessingPropertyProtein EngineeringProteinsRNAReactionReagentSpecificitySpectrum AnalysisStructureStructure-Activity RelationshipTechniquesTertiary Protein StructureTestingTimeTransition ElementsWorkX-Ray Crystallographycarboxylatechemical bondcofactordesignelectronic structureimprovedinsightinterestmetalloenzymenovel strategiesoxidationrepairedsmall moleculesuccess
项目摘要
Project Summary/Abstract:
Metalloenzymes perform chemical transformations with rates and selectivities that remain the
envy of synthetic chemists. By definition these transformations utilize earth-abundant transition
metals and environmentally friendly reagents. Furthermore, while some metalloenzymes utilize
specialized cofactors, many are able to achieve these transformations using the relatively limited
natural ligand set provided by the amino acids. Indeed, in many cases a single coordination motif
is used to promote a variety of mechanistically distinct transformations providing evidence for the
important of the secondary and tertiary structure of the protein environment for dictating reaction
mechanism. One approach to understanding the structure-function principles is to de novo design
metalloenzymes from scratch. Herein we exploit de novo protein design to allow us to
systematically alter the local environment around a biologically important, ambiphilic reaction
intermediate, the ferric superoxo. We then seek to utilize this understanding and the newfound
ability to design specific small molecule binding proteins to explore physiologically important C–
H activation reactions at a mononuclear, non-heme Fe center. C–H activation reactions are of
particular interest from a structure-function perspective because their success has been shown
to be highly dependent on substrate positioning, thereby providing a sensitive test of our ability to
de novo design binding pockets. Improving our ability to design controlled binding pockets would
open the possibility for many applications of de novo proteins. The proposed studies will primarily
be achieved using optical spectroscopy to characterize the electronic structure and
thermochemistry of the different species. These studies will be complemented by structural
information derived from multinuclear NMR spectroscopy and X-ray crystallography. The results
would represent a breakthrough in protein design with implications for fundamental understanding
of how metalloproteins utilize simple ligand sets to generate and harness reactive intermediates
for achieving chemically challenging transformations.
项目摘要/摘要:
金属酶以保持速率和选择性进行化学转化
嫉妒合成化学家。根据定义,这些转变利用了地球丰富的过渡
金属和环保试剂。此外,有些金属酶使用
专业的辅助因子,许多人能够使用相对有限的
天然配体由氨基酸提供。确实,在许多情况下
用于促进各种机械不同的转换,为证据提供证据
蛋白质环境的二级和三级结构的重要
机制。理解结构功能原理的一种方法是从头设计
金属酶从划痕。本文中,我们利用从头蛋白质设计,使我们能够
系统地改变生物学上重要的,弹性反应周围的本地环境
中级,铁超氧。然后,我们寻求利用这种理解和新发现
能够设计特定的小分子结合蛋白来探索物理上重要的C –
H激活反应在单核,非血红素Fe中心。 C – H激活反应是
从结构功能的角度特别兴趣,因为他们的成功已显示
高度依赖底物定位,从而提供了对我们的能力的敏感测试
从头设计装订口袋。提高我们设计受控装订口袋的能力将
为从头蛋白的许多应用打开可能性。拟议的研究将主要
可以使用光谱法来表征电子结构和
不同物种的热化学。这些研究将通过结构性完成
来自多核NMR光谱和X射线晶体学的信息。结果
将代表蛋白质设计的突破,对基本理解的影响
金属蛋白如何利用简单的配体套件生成和线束反应性中间体
为了实现化学挑战转型。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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