Untersuchung des Methan-herstellenden Enzyms Methyl-Koenzym-M-Reduktase mittels EPR-Spektroskopie

使用 EPR 光谱研究产甲烷酶甲基辅酶 M 还原酶

• 批准号: 5440006
• 负责人: Professor Dr. Dariush Hinderberger
• 金额: --
• 依托单位: Arbeitsbereich Physikalische und Theoretische Chemie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Fellowships
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2003-12-31 至 2006-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5440006?language=en
• 关键词: Untersuchung; des; Methan; herstellenden; Enzyms

Das geplante Forschungsvorhaben besteht aus zwei Teilprojekten, die sich mit verschiedenen Aspekten der Struktur und Funktion des Enzyms Methyl-Koenzym-M-Reduktase (MCR) befassen. Dieses Enzym spielt eine Schlüsselrolle bei der sogenannten Methanogenese, der Herstellung von Methan durch Archae-Mikroorganismen. Methan könnte eine wichtige Rolle für die zukünftige Energieversorgung spielen, lässt sich aber technisch nicht unter derart milden Bedingungen gewinnen wie in der Natur. Die Methanogenese beruht auf der Methyl-Koenzym M Reduktase-katalysierten Reduktion des Methyl-Koenzym M (CH3-S-CoM) durch Koenzym B (HS-CoB), wobei das Heterodisulfid CoM-S-S-CoB entsteht. Die katalytisch aktiven Zentren in der Methyl-Koenzym-M-Reduktase bestehen aus Nickel-Komplexen, die F430-Zentren genannt werden und in denen Nickel den Oxidationszustand (I) aufweist. Das erste Teilprojekt soll der Charakterisierung verschiedener Zustände der Methyl-Koenzym-M-Reduktase mittels Methoden der EPR-Spektroskopie (Electron Paramagnetic Resonance) während der Methanogenese dienen. Die EPR-Spektroskopie detektiert ungepaarte Elektronen in paramagnetischen Substanzen, und im Fall von paramagnetischen Übergangsmetallzentren in biologischen Systemen, wie es Ni(I) in Methyl-Koenzym-M-Reduktase ist, kann man so direkte Informationen über das aktive Zentrum erhalten. Im zweiten Teilprojekt ist zuerst die Entwicklung einer neuen EPR-Technik geplant, die Abstandsmessungen zwischen Übergangsmetallionen im Nanometerbereich ermöglichen soll, welche bisher nicht möglich sind. Anschließend soll diese neue Methode angewandt werden, um die Abstände der katalytisch aktiven Nickel (I)-Spezies in Methyl-Koenzym-M-Reduktase zu bestimmen, welche Dimere bildet, d.h. immer zwei Enzyme bilden einen übergeordneten Komplex.

这两个工程项目的研究最好是用甲基辅酶M还原酶（MCR）的结构和功能来进行。Dieses Enzyme spielt eine Schlüsselrolle bei der sogenannten Methanogenese，der Herstellung von Methan durch Archae-Mikroorganismen. Methan könnte eine wichtige Rolle für die zukünftige Energieversorgung spielen，lässt sich aber technisch nicht unter derart米尔登Bedingungen gewinnen wie in der Natur.甲烷化是通过Methyl-Koenzym M还原酶催化还原Methyl-Koenzym M（CH 3-S-CoM）通过Koenzym B（HS-Co B）而实现的，即通过CoM-S-S-Co B的异二硫化物。F430-Zentren催化甲基辅酶M-还原酶的活性主要来自镍络合物，F430-Zentren可被韦尔登催化，并可被镍氧化。第一个测试项目是利用EPR-顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance，EPR）方法测定甲基辅酶M-还原酶的活性。EPR光谱仪检测顺磁性物质中的电子，以及生物学系统中顺磁性金属的下降，如Ni（I）在甲基辅酶M还原酶中的作用，可以直接提供信息。在第二个Teilprojekt是zuerst die Entwicklung einer neuen EPR-Technik geplant，die Abstansmessungen zwischen Übergangsmetallionen im Nanometerbereich ermöglichen soll，welche bisher nicht möglich sind.本文介绍了一种新的制备镍（I）-还原酶催化剂的韦尔登，该方法可用于制备甲基-辅酶-M-还原酶。两种酶都能产生一种复杂的复合物。