NSF/BIO-DFG: Biological Fe-S intermediates in the synthesis of nitrogenase metalloclusters
NSF/BIO-DFG:固氮酶金属簇合成中的生物 Fe-S 中间体
基本信息
- 批准号:2335999
- 负责人:
- 金额:$ 54.82万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2024
- 资助国家:美国
- 起止时间:2024-02-01 至 2027-01-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Nitrogen gas (N2) is the most abundant source of nitrogen on Earth. However, this nutrient source is only biologically accessible to a subset of microbes that can reduce it into ammonium NH4+. The biological capacity to fix N2 is a critical step in the biogeochemical nitrogen cycle and essential to life on Earth. The enzyme responsible for this reaction is nitrogenase and its activity relies on its associated metallocofactors. This project aims to elucidate initial reaction steps involving the synthesis of nitrogenase metallocofactors that are promoted by proteins NifU and NifS. Previous studies have established the involvement of these proteins in supporting the synthesis of initial iron-sulfur (Fe-S) building blocks for nitrogenase metallocofactors. The research supported by this award will explore how NifU and NifS assemble these Fe-S units in the model bacterium Azotobacter vinelandii. The interdisciplinary, collaborative international project will engage undergraduate and graduate students through research experiences and professional development opportunities. A German and an American PI partnership will support two synergistic research and professional development efforts: (a) collaborative research experiences abroad for graduate students and (b) mentored research fellowships for local undergraduate students. These efforts are relevant for preparing the next generation of STEM leaders for a diverse and globalized workforce. The project is aimed at investigating the mechanistic and chemical steps of Fe-S cluster synthesis in the context of a native environment and the presence of physiological reductants by establishing 1) the location and spectroscopic features of novel cluster species associated with NifU, 2) the involvement additional factors in this process, and 3) the reactivity of newly identified cluster species as building blocks for the synthesis of nitrogenase metalloclusters. Uncovering molecular and mechanistic details that enable nitrogen fixation has intrinsic intellectual merit in understanding their sustained and conserved requirement throughout evolution. These principles can also guide foundational studies on Fe-S clusters on more complex systems that utilize metallocofactors participating in other cellular processes. This collaborative US/Germany project is supported by the US National Science Foundation (Chemistry and Molecular and Cellular Biosciences Divisions jointly) and the German Research Foundation (DFG).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.
氮气(N2)是地球上最丰富的氮源。然而,这种营养源仅在生物学上可被一部分微生物利用,这些微生物可以将其还原为铵NH 4+。生物固定N2的能力是地球化学氮循环的关键步骤,对地球上的生命至关重要。负责该反应的酶是固氮酶,其活性依赖于其相关的金属辅因子。该项目旨在阐明由蛋白质NifU和NifS促进的固氮酶金属辅因子合成的初始反应步骤。先前的研究已经确定这些蛋白质参与支持固氮酶金属辅因子初始铁硫(Fe-S)结构单元的合成。该奖项支持的研究将探索NifU和NifS如何在模型细菌Azotobacter vinelandii中组装这些Fe-S单元。跨学科的合作国际项目将通过研究经验和专业发展机会吸引本科生和研究生。德国和美国的一个PI伙伴关系将支持两项协同研究和专业发展努力:(a)研究生在国外的合作研究经验和(B)为当地本科生提供指导研究奖学金。这些努力对于培养下一代STEM领导者为多元化和全球化的劳动力做好准备至关重要。该项目旨在研究在天然环境和存在生理还原剂的情况下Fe-S簇合物合成的机制和化学步骤,通过建立1)与NifU相关的新簇合物物种的位置和光谱特征,2)参与该过程的其他因素,以及3)新鉴定的簇物种作为合成固氮酶簇的构件的反应性。揭示分子和机制的细节,使固氮具有内在的智力价值,在理解他们的持续和保守的要求,在整个进化。这些原则也可以指导更复杂的系统,利用金属辅因子参与其他细胞过程的Fe-S簇的基础研究。该美国/德国合作项目由美国国家科学基金会(化学和分子与细胞生物科学部门联合)和德国研究基金会(DFG)支持。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(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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