Radical Mechanisms of Iron-Sulfur Proteins

铁硫蛋白的自由基机制

基本信息

  • 批准号:
    9277146
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.88万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2017-04-01 至 2022-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Elaborations of unactivated carbon centers are among the most demanding reactions that enzymes catalyze. These reactions generally involve radical intermediates, often produced by strategic abstraction of substrate hydrogen atoms (H·). A prevalent strategy to cleave C–H bonds possessing homolytic bond-dissociation energies (BDEs) in excess of 95 kcal/mol involves intermediates derived from the reaction of O2 with transition metal cofactors. A distinct strategy, predominant in the anaerobic world and still important in aerobes, employs a 5'-deoxyadenosyl 5'-radical as the H· abstractor. This radical is generated via the homolysis of adenosylcobalamin (AdoCbl) or the reductive cleavage of S-adenosylmethionine (SAM). Those enzymes employing SAM to catalyze radical-dependent reactions belong to the so-called radical SAM (RS) superfamily, which contains almost 114,000 individual sequences that encompass at least 65 distinct reactions. Moreover, the number of enzymes and reactions catalyzed by members of the superfamily are increasing at an amazing pace as sequences of new genomes become available. The work described herein builds on and advances work from our laboratory on the characterization of some of the most novel reactions within the superfamily, including those involved in tRNA and ribosome modification, lipoic acid biosynthesis, the biosynthesis of several antibiotics, and antibiotic resistance. Specific objectives will be to i) elucidate how methylation of unactivated carbon and phosphorus atoms takes place, and provide rationale for the strategy employed for each type of methyl acceptor; ii) formulate methods to determine substrates for the many unannotated radical SAM methylases; iii) elucidate how iron-sulfur clusters are used as sources of sulfur atoms during sulfur insertion reactions and to determine how they are resynthesized after each turnover; iv) elucidate the pathway for the biosynthesis of the thiopeptide antibiotic, nosiheptide; and v) begin to characterize several radical SAM enzymes from humans that play important roles in health and disease.
项目摘要 未活性碳中心的精细化是酶催化的最苛刻的反应之一。 这些反应通常涉及自由基中间体,通常由底物的战略提取产生 氢原子(H·)。具有均裂键解离的C-H键裂解的普遍策略 超过95千卡/摩尔的溴化二苯醚(BDE)涉及来自O2与过渡金属反应的中间体, 金属辅因子一种独特的策略,在厌氧世界中占主导地位,在需氧菌中仍然很重要, 采用5 ′-脱氧腺苷5 ′-基作为H·提取物。这个自由基是通过均裂产生的 腺苷钴胺素(腺苷钴胺素Cbl)或S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的还原裂解。那些酶 使用SAM催化自由基依赖性反应属于所谓的自由基SAM(RS)超家族, 其包含几乎114,000个单独的序列,包括至少65个不同的反应。此外,委员会认为, 由超家族成员催化的酶和反应的数量正以惊人的速度增加, 随着新基因组序列的出现,本文所述的工作是在工作的基础上进行的, 从我们实验室对超家族中一些最新颖的反应的表征, 包括参与tRNA和核糖体修饰、硫辛酸生物合成、 几种抗生素和抗生素耐药性。具体的目标将是i)阐明甲基化是如何在细胞内进行的。 未活化的碳和磷原子的发生,并提供基本原理的战略采用, 每种类型的甲基受体; ii)制定方法以确定许多未注释的基团的底物 SAM甲基化酶; iii)阐明铁硫簇在硫过程中如何用作硫原子的来源 插入反应,并确定它们如何在每次转换后重新合成; iv)阐明途径 用于硫肽抗生素那西肽的生物合成;和v)开始表征几种自由基SAM 在健康和疾病中发挥重要作用的酶。

项目成果

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    $ 29.88万
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