MAGNETIC AND MODELING STUDIES OF CYTOCHROME OXIDASE

细胞色素氧化酶的磁学和建模研究

• 批准号: 3275723
• 负责人: LON J WILSON
• 金额: $ 9.35万
• 依托单位: RICE UNIVERSITY
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 1982
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 1982-08-01 至 1989-08-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/3275723
• 关键词: Raman spectrometry; catalyst; chemical models; computer simulation; copper; cytochrome oxidase; enzyme structure; iron; ligands; magnetism

This proposal is in two parts and continues our previous work. Part I involves full-temperature (4.2-300K) magnetochemical studies by Faraday and SQUID methodologies of various derivatives of fully-oxidized (resting) cytochrome c oxidase for the purpose of determining the nature and magnitude (plus/minus J value) of the ferro- or antiferromagnetic exchange interaction between (Fe(III) and Cu(II) at the binuclear (Cyt.a3-3+(bridge)Cuu2+) active site. Oxidases from both mammalian (bovine) and bacterial (T. thermophilus) sources will be studied. The new derivatives of the enzyme proposed for our continuing studies are the resting (anaerobically prepared), resting.F-, resting.H202 and "pulsed" derivatives of bovine oxidase and the resting and resting.CN- forms of the T. thermophilus enzyme. Magnetochemical results for these additional derivatives, along with our previous findings for the resting, resting.CN-, and resting.HCO2- derivatives of bovine oxidase will lend further insight into the leading candidates for the catalytically-involved, bridged active site structure: (1) a Mu-oxo case with (Cyt.a3-3+-0-Cuu2+), (2) a Mu-mercapto case with (Cyt.a3-3+-S-Cuu2+), and to a lesser extent, a Mu-imidazolato case with (Cyt.a3-3+(imid)Cuu2+). Part II will involve the synthesis, structural characterization (x-ray crystallography and EXAFS) and study (magnetochemistry, RR, epr, and Mossbauer spectroscopy) of various [(TPP)FeIII(bridge)CuII] model compounds (or useful synthetic analogues) where the bridges are the oxidase possibilities: oxo, mercapto, imidazolato, CN-, HCO2-, F-, and H202. Through preliminary and on-going work, twenty of these novel heterobimetallic species are already in hand and are yielding information pertaining to the oxidase active site structure and thereby the mechanism whereby the 02 + 4H+ + 4e- produces 2H20 enzyme reaction is catalyzed.

这一建议分为两部分，并继续我们以前的工作。 第一部分 涉及全温度（4.2- 300 K）磁化学研究的法拉第和 完全氧化（静止）的各种衍生物的SQUID方法 细胞色素c氧化酶，用于确定性质和 铁磁或反铁磁交换的大小（加/减J值） Fe（III）和Cu（II）在双核上的相互作用 （Cyt.a3-3+（桥）Cuu 2+）活性位点。 两种哺乳动物的氧化酶 （牛）和细菌（T.嗜热菌）来源进行研究。 新 为我们的继续研究提出的酶的衍生物是 静息（厌氧制备）、静息F-、静息H2 O2和“脉冲” 牛氧化酶的衍生物和静息和静息.CN-形式的 T.嗜热酶 这些额外的磁化学结果 衍生物，沿着我们以前对静息，静息.CN-， 牛氧化酶的HCO 2衍生物将提供进一步的了解 成为催化参与的主要候选人， 位点结构：（1）具有（Cyt.a3-3+-0-Cuu 2+）的Mu-oxo情况，（2）具有（Cyt.a3-3+-0-Cuu 2+）的Mu-oxo情况， μ-巯基情况下（Cyt.a3-3+-S-Cuu 2+），在较小程度上， μ-咪唑基病例与（Cyt.a3-3+（亚胺）Cuu 2+）。 第二部分将涉及 合成、结构表征（X射线晶体学和EXAFS） 和研究（磁化学，RR，EPR和穆斯堡尔光谱） 各种[（TPP）FeIII（桥）CuII]模型化合物（或有用的合成化合物 类似物），其中桥是氧化酶的可能性：氧代，巯基， 咪唑合、CN-、HCO 2-、F-和H2 O2。 通过初步和持续的 在这项工作中，已经有20个新的异型物种在研究中。 并产生与氧化酶活性位点有关的信息 结构，从而机制，其中02 + 4 H + +4 e-产生 2 H2O酶反应被催化。