Conformations of c-type cytochrome self-assembling complexes

c型细胞色素自组装复合物的构象

基本信息

  • 批准号:
    7847553
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 6.46万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-06-01 至 2012-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Electron transfer (ET) reactions are crucial for a wide range of biologically important processes including photosynthesis and respiration. In photosynthesis and respiration, ET reactions require an organized assembly of proteins. Our long-term goal is to determine the role of protein conformation on ET. This requires the construction and investigation of model supramolecular assemblies capable of ET. Our hypothesis is that c-type cytochromes will provide such a model system. We base this hypothesis on three observations: (1) they are involved in the respiratory processes of almost all organisms, (2) some can self-assemble into chains, and (3) they are capable of electron transfer when bound to certain small molecules. Multi-domain c-cytochromes have applications as components in bio-mimetic energy storage devices as electric wires or catalytic sites. Detailed structural information about these supramolecular architectures would provide insight into the role of conformation in ET reactions and their suitability as ET agents. To resolve the structure of these complexes in their biological environment (aqueous solutions) wide-angle X-ray scattering techniques are employed. However, this technique requires the construction of molecular models to interpret the experimental data. Hence, the specific goal of the proposed work is to use molecular dynamics to create such models, calculate their X-ray scattering patterns, and by comparison to the experimental data, provide an atomic level picture of c-type cytochrome complexes. In this pilot project, we will: (1) elucidate the structure of di-, tri-, and tetramers of cytochrome c7 by construction of conformation models via solution phase molecular dynamics calculations and comparison of the calculated and experimental scattering data; (2) acquire sufficient data to allow submission of a SC1-type proposal. Successful completion of this work will illuminate the role of conformation in ET and the suitability of cytochrome c7 complexes as building blocks for energy storage devices. Relevance to Public Health: The current study focuses on evaluating a self-assembling system that has been proposed as a new solar energy storage device. More efficient solar energy systems would allow a reduction in fossil fuel usage which, due to its contribution to air pollution, has been linked to increasing respiratory disorders.
描述(由申请人提供):电子转移(ET)反应对于包括光合作用和呼吸在内的广泛重要重要过程至关重要。在光合作用和呼吸中,ET反应需要有组织的蛋白质组装。我们的长期目标是确定蛋白质构象在ET上的作用。这需要对能够ET的模型超分子组件进行构建和研究。我们的假设是C型细胞色素将提供这样的模型系统。我们以三个观察结果为基础:(1)它们参与了几乎所有生物体的呼吸过程,(2)有些人可以自组装成链,(3)当与某些小分子界定时,它们能够电子传递。多域C-环体色素具有在生物模拟能源存储设备中作为电线或催化位点的组件。有关这些超分子架构的详细结构信息将为构象在ET反应中的作用及其作为ET代理的适用性提供深入的了解。为了解决这些复合物在其生物环境(水溶液)中的结构,采用了广角X射线散射技术。但是,该技术需要构建分子模型来解释实验数据。因此,提出的工作的具体目标是使用分子动力学来创建此类模型,计算其X射线散射模式,并与实验数据相比,提供了C型细胞色素复合物的原子水平图。在这个试点项目中,我们将:(1)通过溶液相分子动力学计算构造构象模型的构造模型以及计算出的实验散射数据的比较,阐明了细胞色素C7的DI-,三和四聚体的结构; (2)获取足够的数据以允许提交SC1型建议。这项工作的成功完成将阐明构象在ET中的作用以及细胞色素C7复合物作为储能设备的基础。 与公共卫生的相关性:当前的研究重点是评估已提议作为新的太阳能存储设备的自组装系统。更有效的太阳能系统将允许化石燃料使用量减少,由于其对空气污染的贡献,它与呼吸系统疾病的增加有关。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
X-ray scattering combined with coordinate-based analyses for applications in natural and artificial photosynthesis.
  • DOI:
    10.1007/s11120-009-9475-6
  • 发表时间:
    2009-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Tiede, David M.;Mardis, Kristy L.;Zuo, Xiaobing
  • 通讯作者:
    Zuo, Xiaobing
The hydrogen catalyst cobaloxime: a multifrequency EPR and DFT study of cobaloxime's electronic structure.
  • DOI:
    10.1021/jp209395n
  • 发表时间:
    2012-03-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Niklas, Jens;Mardis, Kristy L.;Rakhimov, Rakhim R.;Mulfort, Karen L.;Tiede, David M.;Poluektov, Oleg G.
  • 通讯作者:
    Poluektov, Oleg G.
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