具[Fe]-氢化酶 (Hmd) 活性中心整体骨架分子的合成、结构和功能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21772106
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0507.医用材料化学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

In recent years,the biomimetic chemistry of [Fe]-hydrogenase has attracted great interest. This is because [Fe]-hydrogenase is a class of highly effective enzyme that can catalyze the heterolytic cleavage of H2 and stereospecific hydride transfer to C14a of methenyl-H4MPT+ to form methylene-H4MPT and H+ under mild conditions. The synthetic study of this project includes (i) the synthesis of 2-methoxy-4-oxophosphoryldichloro-3,5,6-trimethyl pyridine derivative in order to form the central skeleton structure of the active site of [Fe]-hydrogenase; (ii) further reaction study of the 4-oxophosphoryldichloride functionality of the aforementioned pyridine derivative with the hydroxomethyl functionality of the Boc- and isopropylene-protected guanosine in order to form the skeleton structure in the outer coordination sphere of the active site of [Fe]-hydrogenase; and (iii) a series of reaction studies involving the o-methyl group transformation of the trimethylpyridine ring to TsOCH2 (Ts = p-MeC6H4SO2) group and the subsequent reactions of the TsOCH2 group with Na2Fe(CO)4 and the corresponding reagents in order to form the skeleton structure of the inner coordination sphere in the active site of [Fe]-hydrogenase. The targeted complexes of this study are the first examples of the [Fe]-hydrogenase models with the whole active site framework of [Fe]-hydrogenase. On the basis of synthesis and structural characterization of the first examples of such a type of [Fe]-hydrogenase model complexes, this project will further study the heterolytic cleavage of H2 catalyzed by such model complexes and study the relationship between the structures of such models and their catalytic function. This project will be helpful not only to deepen the understanding of the relationship between structure and catalytic function of [Fe]-hydrogenase, but also to promote the development of biomimetic chemistry of [Fe]-hydrogenase. This project is a frontier project of organometallic chemistry and biomimetic chemistry of hydrogenases, which is closely related to energy source and material science and thus it is of theoretical and practical significance.
近年来,人们对于研究[Fe]-氢化酶的仿生化学产生了浓厚的兴趣。本项目拟首先研究与[Fe]-氢化酶活性中心中央部分结构相似的甲氧基(氧磷酰二氯)三甲基吡啶衍生物的合成,然后研究该吡啶衍生物的氧磷酰二氯官能团与含Boc和亚异丙基保护基的鸟苷羟甲基的反应(以构成与[Fe]-氢化酶活性中心外配位圈相似的结构单元),再研究其吡啶环上的邻位甲基转化为对甲苯磺酸酯甲基及其与Na2Fe(CO)4等试剂所发生的相应后续反应(以构成与[Fe]-氢化酶活性中心配位内圈相似的结构单元), 并最终合成首批具[Fe]-氢化酶活性中心整体骨架的[Fe]-氢化酶模型物。本项目还将进一步研究这类模型物的结构以及它们的结构与催化氢气异裂功能的关系规律。本项目是一项金属有机化学和生物酶仿生化学相互交叉的前沿课题,它与能源和材料科学密切相关,具有重要的理论和实际意义。

结项摘要

本项目通过我们所设计的新方法合成了一系列新型[Fe]-氢化酶模型物,特别是首次合成具有Hmd活性中心整体骨架的[Fe]-氢化酶模型物。用现代物理化学方法充分表征了它们的结构,研究了模型物的电化学性质及催化功能。发现它们具有良好的催化质子还原为氢气以及活化氢气进而发生负氢转移的类酶催化功能,进一步研究了化合物结构对其催化活性的影响。本项目取得的了创新性研究成果,对促进金属有机和氢化酶仿生化学、催化及能源材料等多种学科的发展,具有重要理论和实际意义。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
A Biomimetic Model for the Active Site of [Fe]-H(2)ase Featuring a 2-Methoxy-3,5-dimethyl-4-phosphato-6-acylmethylpyridine Ligand
以 2-甲氧基-3,5-二甲基-4-磷酸基-6-酰基甲基吡啶配体为特征的 [Fe]-H(2)ase 活性位点的仿生模型
  • DOI:
    10.1021/acs.organomet.9b00635
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Organometallics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Song Li-Cheng;Zhu Liang;Liu Bei-Bei
  • 通讯作者:
    Liu Bei-Bei
Nickel(II)–Nickel(II) Azadithiolates: Synthesis, Structural Characterization, and Electrocatalytic H2 Production
镍 (II) - 镍 (II) 氮杂二硫醇盐:合成、结构表征和电催化氢气生产
  • DOI:
    10.1021/acs.organomet.0c00130
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Organometallics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Li-Cheng Song;Wen-Bo Liu;Bei-Bei Liu
  • 通讯作者:
    Bei-Bei Liu
Reactions of anions [(μ-PhSe)(μ-CO)Fe2(CO)6]− and {[μ-SeZSe-μ][(μ-CO)Fe2(CO)6]2}2− with various electrophiles to give the corresponding new linear and macrocyclic cluster complexes
阴离子 [(μ-PhSe)(μ-CO)Fe2(CO)6]− 和 {[μ-SeZSe-μ][(μ-CO)Fe2(CO)6]2}2−− 的反应
  • DOI:
    10.1016/j.jorganchem.2020.121217
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Journal of Organometallic Chemistry
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Li-Cheng Song;Wen-Bo Liu;Ling Li;Xi-Yue Yang
  • 通讯作者:
    Xi-Yue Yang
Cysteine residue-bridged dinuclear Ni–Fe complexes related to [NiFe]-H2ases
与 [NiFe]-H2ase 相关的半胱氨酸残基桥接双核 Ni–Fe 配合物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Song Li-Cheng;Zhang Zhen-Qing;Gu Zhen-Chao;Jiang Kai-Yu
  • 通讯作者:
    Jiang Kai-Yu
Hydrophilic quaternary ammonium-group-containing [FeFe]H(2)ase models prepared by quaternization of the pyridyl N atoms in pyridylazadiphosphine- and pyridylmethylazadiphosphine-bridged diiron complexes with various electrophiles
通过吡啶基氮杂二膦和吡啶基甲基氮杂二膦桥联二铁络合物中吡啶基 N 原子与各种亲电子试剂的季铵化制备含亲水季铵基团的 [FeFe]H(2)ase 模型
  • DOI:
    10.1039/c8dt04211j
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Dalton Transactions
  • 影响因子:
    4
  • 作者:
    Song Li-Cheng;Feng Li;Guo Yuan-Qiang
  • 通讯作者:
    Guo Yuan-Qiang

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铁硫原子簇配合物(μ-MeS)[μ-Fe(CO)2CpS]Fe2(CO)6的晶体和分子结构
铁硫原子化合物(μ-MeS)[μ-Fe(CO)2CpS]Fe2(CO)6的结晶分子组成
  • DOI:
    10.3866/pku.whxb19870609
  • 发表时间:
    1987
  • 期刊:
    Acta Physico-chimica Sinica
  • 影响因子:
    10.9
  • 作者:
    姚心侃;宋礼成;王宏根;刘容刚;王如骥;王积涛
  • 通讯作者:
    王积涛

其他文献

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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