金属调控脱氮酶催化反应机理的QM和QM/MM组合方法研究

批准号:
21203166
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
22.0 万元
负责人:
谢湖均
依托单位:
学科分类:
B0301.化学理论与方法
结题年份:
2015
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙婷婷、张祥、陈玲、曹炜、吴凤华
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
结合最新热点,提供专业选题建议
深度指导申报书撰写,确保创新可行
指导项目中标800+,快速提高中标率
微信扫码咨询
中文摘要
脱氮作用是生物圈中氮循环的重要组成部分,它可以把多种氮氧化合物还原生成氮气。大量氮氧化合物的排放,引起严重的环境问题,危害人体健康。而脱氮酶所包含的四种金属酶能够有效地还原氮氧化合物生成氮气,可以使氮氧化合物的污染得到有效控制。因此,研究脱氮酶的催化反应机理,对基础研究和环境保护都有极大的科学意义。本项目拟基于已知脱氮酶的晶体结构,采用量子化学(QM)和QM/MM组合方法,研究脱氮过程所包含的每一种金属酶的反应机理、酶活性位的几何和电子结构特征、酶催化反应的势能面以及蛋白质环境对反应机理的影响,最终揭示脱氮酶还原硝酸根到亚硝酸根、一氧化氮、一氧化二氮以及氮气的完整反应机理。通过这些研究,对金属酶活性位的脱氮机理和蛋白质环境对酶催化反应的影响等方面都有较深入的了解,从而为脱氮酶模型配位化合物和新型高效脱氮催化剂的设计,提供重要的理论基础。
英文摘要
Denitrification is a key component of the biogeochemical nitrogen cycle involved in the four-steps and five-electrons reduction of nitrate (NO3?) to nitrite (NO2?), nitric oxide (NO), nitrous oxide (N2O) and molecular nitrogen (N2). The emission of massive nitrogen oxides leads to serious environmental problems and causes actual harm to human health. In order to make effective control of pollution, the reduction of nitrogen oxides to molecular nitrogen can be performed by means of efficient, special and highly professional metalloenzyms. Thus, the study on the catalytic denitrification mechanism of metalloenzyme, is of great significance to the fundamental research and environmental protection. On the basis of the newly identified structure of metalloenzymes, extensive quantum chemistry (QM) and hybrid QM/MM calculations have been carried out to investigate the geometry conformations, electronic structural characteristics and plausible enzymatic catalytic reaction mechanism for the reduction of nitrate to molecular nitrogen. According to the present research, it can get deep insights into the denitrification mechanism and provide the theoretical foundation for the rational design efficient denitrification catalysts.
脱氮作用是生物圈中氮循环的重要组成部分,可以将多种氮氧化合物还原生成氮气。而脱氮酶所包含的四种金属酶能够有效地还原氮氧化合物生成氮气,可以使氮氧化合物的污染得到有效控制。在本项目中,我们采用理论计算方法研究了脱氮过程中所包含的每一种金属酶的反应机理,也即从硝酸根还原到亚硝酸根、一氧化氮、一氧化二氮以及氮气的完整反应机理。除此之外,我们也研究了金属铑簇催化还原NO的反应机理,以及过渡金属配合物活化N2O的反应机理。通过这些研究,对金属酶活性位的脱氮机理和蛋白质环境对酶催化反应的影响等方面都有较深入的了解,从而为脱氮酶模型配位化合物和新型高效脱氮催化剂的设计,提供重要的理论基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1021/jo500557w
发表时间:2014-05
期刊:The Journal of organic chemistry
影响因子:--
作者:Hujun Xie;Lijiang Zhao;Liu Yang;Qun-fang Lei;Wenjun Fang;C. Xiong
通讯作者:Hujun Xie;Lijiang Zhao;Liu Yang;Qun-fang Lei;Wenjun Fang;C. Xiong
DOI:10.1039/c5dt03264d
发表时间:2016-01
期刊:Dalton transactions
影响因子:4
作者:Hujun Xie;Chengcheng Liu;Ying Yuan;Tao Zhou;Ting Fan;Qun-fang Lei;Wenjun Fang
通讯作者:Hujun Xie;Chengcheng Liu;Ying Yuan;Tao Zhou;Ting Fan;Qun-fang Lei;Wenjun Fang
DFT Studies on the Palladium-Catalyzed Dearomatization Reaction between Chloromethylnaphthalene and the Cyclic Amine Morpholine
钯催化氯甲基萘与环胺吗啉脱芳构化反应的DFT研究
DOI:10.1021/om301215a
发表时间:2013-04
期刊:Organometallics
影响因子:2.8
作者:谢湖均;Zhang, Hong;林振阳
通讯作者:林振阳
DOI:10.1039/c4nj00757c
发表时间:2014-08
期刊:New Journal of Chemistry
影响因子:3.3
作者:Xincheng Ye;Liu Yang;Zunyi Wu;Gerui Ren;Yanbin Lu;Tingting Sun;Qun-fang Lei;Wenjun Fang;Hujun Xie
通讯作者:Xincheng Ye;Liu Yang;Zunyi Wu;Gerui Ren;Yanbin Lu;Tingting Sun;Qun-fang Lei;Wenjun Fang;Hujun Xie
Theoretical studies on the reductive elimination reaction mechanism from neutral palladium(IV) sulfinate complexes
中性亚磺酸钯(IV)络合物还原消除反应机理的理论研究
DOI:10.1002/poc.3192
发表时间:2013-11
期刊:Journal of Physical Organic Chemistry
影响因子:1.8
作者:Xie, Hujun;Lin, Furong;Lei, Qunfang;Fang, Wenjun
通讯作者:Fang, Wenjun
蛋清蛋白复合物中蛋白质动态交换和协同定
位的相平衡及热力学形成机制研究
- 批准号:Z24C200001
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2024
- 负责人:谢湖均
- 依托单位:
国内基金
海外基金
