不同重金属对土壤脲酶活性影响的分子模拟研究
批准号:
41977027
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
刘存
依托单位:
学科分类:
基础土壤学
结题年份:
2023
批准年份:
2019
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘存
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中文摘要
土壤脲酶广泛参与土壤中尿素水解,影响土壤生物活性,对土壤氮素的循环和迁移有着重要作用,是土壤质量的重要指标,其活性对重金属污染敏感。本研究拟建立土壤脲酶从活性中心、主要功能区域到全酶分子模型,综合量子化学、分子动力学和耦合量子力学/分子动力学(QM/MM)模拟,研究不同重金属离子对脲酶活性中心、flap等关键区域以及全酶的结构和尿素分解途径的影响,结合核磁共振、X射线吸收谱等分子光谱方法与酶活性测定方法,研究不同重金属在溶液化学、土壤性质、共存等条件下对人工体系和实际土壤体系中脲酶活性的影响,从而从分子水平上阐明重金属与土壤脲酶结合的分子机制,揭示重金属对脲酶结构和催化尿素分解的影响规律,为开发基于脲酶对重金属离子的敏感性的新型重金属检测手段提供理论基础。
英文摘要
Soil urease is widely involved in the hydrolysis of urea in soil, affecting soil biological activity, and plays an important role in soil nitrogen cycle processes. Soil urease is an important indicator of soil quality, and its activity is strongly sensitive to heavy metal pollution. We propose to develop different molecular models for soil urease e.g., from the active center, the main functional region to the full enzyme molecule, and use different levels of simulation methods including quantum chemistry, molecular dynamics and quantum mechanics/molecular dynamics (QM / MM) methods to study the binding structures and effects of different heavy metal ions on the urease activity center, flap region and the whole enzyme molecule, focusing on the structural effects on urea decomposition pathways. The simulation investigations in combined with nuclear magnetic resonance, X-ray absorption spectroscopic techniques and enzyme activity determination methods aim to elucidate the effects of heavy metals on catalytic urea decomposition by soil urease and the effects of solution chemistry, soil properties, coexistence of other heavy metal on soil urease activities. Based on the molecular mechanisms of heavy metals on urease structure and catalytic urea decomposition, we try to develop new urease-based sensor for fast detection of soil heavy metals.
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DOI:--
发表时间:2024
期刊:Eco-Environment & Health
影响因子:--
作者:Yihang Huang;Naichi Zhang;Zixuan Ge;Chen Lv;Linfang Zhu;Changfeng Ding;Cun Liu;Peiqin Peng;Tongliang Wu;Yujun Wang
通讯作者:Yujun Wang
DOI:10.1007/s00128-023-03765-x
发表时间:2023-06
期刊:Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology
影响因子:2.7
作者:Bing Xu;Yiyi Zhou;Mei-Chiung Huang;P. Cui;Tongliang Wu;Dongmei Zhou;Cun Liu;Yujun Wang
通讯作者:Bing Xu;Yiyi Zhou;Mei-Chiung Huang;P. Cui;Tongliang Wu;Dongmei Zhou;Cun Liu;Yujun Wang
DOI:10.1016/j.chemosphere.2023.140416
发表时间:2023-10
期刊:Chemosphere
影响因子:8.8
作者:Mei-Chiung Huang;P. Cui;Jing Zhou;Cun Liu;Yujun Wang
通讯作者:Mei-Chiung Huang;P. Cui;Jing Zhou;Cun Liu;Yujun Wang
DOI:10.1039/d2en00876a
发表时间:2022
期刊:Environmental Science: Nano
影响因子:--
作者:Meiying Huang;Cun Liu;Peixin Cui;Fei Dang;Jing Zhou;Mengli Liu;Yujun Wang
通讯作者:Yujun Wang
细胞膜表面电势影响下的重金属与植物根表质膜模型相互作用的分子动力学研究
- 批准号:41671239
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:刘存
- 依托单位:
蒙脱石对几种典型有机污染物吸附机理的分子动力学模拟研究
- 批准号:41301535
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2013
- 负责人:刘存
- 依托单位:
国内基金
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