Structural analysis of the siroheme biosynthetic enzyme CysG, a central player in sulfur metabolism

硫代谢中的核心角色西罗血红素生物合成酶 CysG 的结构分析

基本信息

  • 批准号:
    1904612
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2019
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2019-07-15 至 2024-06-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Heme is the iron-containing molecule that allows hemoglobin to carry oxygen in blood. Heme also plays many other important biochemical functions in cells. With this award, the Chemistry of Life Processes Program in the Chemistry Division is funding Dr. Elizabeth Stroupe at Florida State University to study a special form of heme (called siroheme). Siroheme helps chemically transform environmental sulfur or nitrogen compounds to biologically usable forms using microbes. This research topic is of particular importance because environmental pollution in the form of toxic sulfur byproducts from commercial pig farms has become problematic due to recent flooding in the southern United States. Dr. Stroupe is studying a key enzyme (CysG) made from two bacteria in order to determine the basic science of siroheme formation. By knowing how siroheme is formed, scientists may improve upon the bio-remediation of toxic sulfur compounds. The project trains diverse groups of undergraduate and graduate students in molecular structure determinations and follows the biochemical activity of enzymes at various stages of reaction. Dr. Stroupe and her students impart an appreciation for the role that organic chemistry plays in biology to middle and high school students through the SCIGirls and Florida's Next Generation Science Standards outreach programs.Proteobacteria use a single gene product (CysG) to synthesize siroheme. CsyG is the product of a gene fusion event between a methyltransferase (CysG-A) and a bifunctional dehydrogenase/ferrochelatase (CysG-B). The mechanisms for CysG-B's bifunctionality and its alternative function as a cobaltchelatase are unknown. Other organisms use three distinct enzymes for siroheme synthesis, including the CysG-B homolog SirC, which is a monofunctional dehydrogenase. X-ray crystallography, biochemical analysis, and Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FT-ICR MS) are applied to dissect the underlying mechanisms for the last two steps of siroheme synthesis. The questions addressed by this project include how bifunctional active sites in CysG-B catalyze dehydrogenation and metal chelation and how chelatase discriminates between iron and cobalt to make siroheme. Researchers also ask how CysG-B functions as a bifunctional dehydogenase/ferrochelatase when SirC, a homologous enzyme, only functions as a dehydrogenase.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
血红素是一种含铁的分子,它允许血红蛋白在血液中携带氧气。 血红素还在细胞中发挥许多其他重要的生化功能。有了这个奖项,化学部的生命过程化学计划正在资助佛罗里达州立大学的伊丽莎白·斯特罗齐博士研究一种特殊形式的血红素(称为siroheme)。 Siroheme有助于利用微生物将环境中的硫或氮化合物化学转化为生物可用的形式。该研究课题特别重要,因为由于美国南部最近发生洪水,商业养猪场产生的有毒硫副产品形式的环境污染已成为问题。 Strocket博士正在研究一种由两种细菌制成的关键酶(CysG),以确定siroheme形成的基础科学。 通过了解siroheme是如何形成的,科学家们可以改进有毒硫化合物的生物修复。该项目培训不同的本科生和研究生群体进行分子结构测定,并跟踪酶在不同反应阶段的生化活性。Strocket博士和她的学生通过SCIGirls和佛罗里达的下一代科学标准外展计划向初中和高中学生传授有机化学在生物学中发挥的作用。变形菌使用单基因产物(CysG)合成siroheme。CsyG是甲基转移酶(CysG-A)和双功能脱氢酶/亚铁螯合酶(CysG-B)之间的基因融合事件的产物。CysG-B的双功能性及其作为钴螯合酶的替代功能的机制尚不清楚。其他生物体使用三种不同的酶合成siroheme,包括CysG-B同系物SirC,这是一种单功能脱氢酶。X射线晶体学,生化分析,傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)被应用到解剖的最后两个步骤siroheme合成的潜在机制。该项目解决的问题包括CysG-B中的双功能活性位点如何催化脱氢和金属螯合以及螯合酶如何区分铁和钴以制造siroheme。 研究人员还询问当SirC(同源酶)仅作为脱氢酶发挥作用时,CysG-B如何作为双功能脱氢酶/亚铁螯合酶发挥作用。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Siroheme synthase orients substrates for dehydrogenase and chelatase activities in a common active site
  • DOI:
    10.1038/s41467-020-14722-1
  • 发表时间:
    2020-02-13
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Pennington, Joseph M.;Kemp, Michael;Stroupe, M. Elizabeth
  • 通讯作者:
    Stroupe, M. Elizabeth
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Elizabeth Stroupe其他文献

Alternative preservation methods in cryo-EM to overcome challenging specimens
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2021.11.2081
  • 发表时间:
    2022-02-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Behrouz Ghazi Esfahani;Scott M. Stagg;Ruizhi Peng;Elizabeth Stroupe
  • 通讯作者:
    Elizabeth Stroupe
Using alternative preservation method in cryo-EM to overcome challenging specimen methionine tRNA synthetase
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2022.11.2867
  • 发表时间:
    2023-02-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Behrouz Ghazi Esfahani;Marc Muraski;Rebecca W. Alexander;Elizabeth Stroupe
  • 通讯作者:
    Elizabeth Stroupe
Siroheme Synthase Orients Substrates for Dehydrogenase and Chelatase Activites in a Single Active Site
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2019.11.2928
  • 发表时间:
    2020-02-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Elizabeth Stroupe;Joseph M. Pennington
  • 通讯作者:
    Joseph M. Pennington

Elizabeth Stroupe的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Elizabeth Stroupe', 18)}}的其他基金

MRI: Acquisition of a room-temperature transmission electron microscope for FSU
MRI:为 FSU 购买一台室温透射电子显微镜
  • 批准号:
    2017869
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Control of Sulfite Reductase Activity via Structural Flexibility and a Push-Pull Mechanism for Electron Transfer
通过结构灵活性和电子转移推拉机制控制亚硫酸还原酶活性
  • 批准号:
    1856502
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Structure And Function Of Sulfite Reductase Teach About Fundamental Biology
职业:亚硫酸还原酶的结构和功能教授基础生物学
  • 批准号:
    1149763
  • 财政年份:
    2012
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

Scalable Learning and Optimization: High-dimensional Models and Online Decision-Making Strategies for Big Data Analysis
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    合作创新研究团队
Intelligent Patent Analysis for Optimized Technology Stack Selection:Blockchain BusinessRegistry Case Demonstration
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    万元
  • 项目类别:
    外国学者研究基金项目
利用全基因组关联分析和QTL-seq发掘花生白绢病抗性分子标记
  • 批准号:
    31971981
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于SERS纳米标签和光子晶体的单细胞Western Blot定量分析技术研究
  • 批准号:
    31900571
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
利用多个实验群体解析猪保幼带形成及其自然消褪的遗传机制
  • 批准号:
    31972542
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    57.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于Meta-analysis的新疆棉花灌水增产模型研究
  • 批准号:
    41601604
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于个体分析的投影式非线性非负张量分解在高维非结构化数据模式分析中的研究
  • 批准号:
    61502059
  • 批准年份:
    2015
  • 资助金额:
    19.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
多目标诉求下我国交通节能减排市场导向的政策组合选择研究
  • 批准号:
    71473155
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
大规模微阵列数据组的meta-analysis方法研究
  • 批准号:
    31100958
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
基于物质流分析的中国石油资源流动过程及碳效应研究
  • 批准号:
    41101116
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Measurement, analysis and application of advanced lubricant materials
先进润滑材料的测量、分析与应用
  • 批准号:
    10089539
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Biophilica - Analysis of bio-coatings as an alternative to PU-coatings for advanced product applications
Biophilica - 分析生物涂层作为先进产品应用的 PU 涂层的替代品
  • 批准号:
    10089592
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Collaborative R&D
Home Office Criminal Justice System Strategy Analysis Fellowship
内政部刑事司法系统战略分析奖学金
  • 批准号:
    ES/Y004906/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Fellowship
DMS-EPSRC: Asymptotic Analysis of Online Training Algorithms in Machine Learning: Recurrent, Graphical, and Deep Neural Networks
DMS-EPSRC:机器学习中在线训练算法的渐近分析:循环、图形和深度神经网络
  • 批准号:
    EP/Y029089/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Research Grant
Imaging for Multi-scale Multi-modal and Multi-disciplinary Analysis for EnGineering and Environmental Sustainability (IM3AGES)
工程和环境可持续性多尺度、多模式和多学科分析成像 (IM3AGES)
  • 批准号:
    EP/Z531133/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Research Grant
Capacity Assessment, Tracking, & Enhancement through Network Analysis: Developing a Tool to Inform Capacity Building Efforts in Complex STEM Education Systems
能力评估、跟踪、
  • 批准号:
    2315532
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Blessing of Nonconvexity in Machine Learning - Landscape Analysis and Efficient Algorithms
职业:机器学习中非凸性的祝福 - 景观分析和高效算法
  • 批准号:
    2337776
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Conference: Pittsburgh Links among Analysis and Number Theory (PLANT)
会议:匹兹堡分析与数论之间的联系 (PLANT)
  • 批准号:
    2334874
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NeTS: Small: ML-Driven Online Traffic Analysis at Multi-Terabit Line Rates
NeTS:小型:ML 驱动的多太比特线路速率在线流量分析
  • 批准号:
    2331111
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRII: AF: Efficiently Computing and Updating Topological Descriptors for Data Analysis
CRII:AF:高效计算和更新数据分析的拓扑描述符
  • 批准号:
    2348238
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 39万
  • 项目类别:
    Standard Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了