固氮酶活性中心研究五十年

陈全亮 周朝晖

引用本文: 陈全亮, 周朝晖. 固氮酶活性中心研究五十年[J]. 大学化学, 2024, 39(7): 287-293. doi: 10.3866/PKU.DXHX202310133 shu
Citation:  Quanliang Chen,  Zhaohui Zhou. Research on the Active Site of Nitrogenase over Fifty Years[J]. University Chemistry, 2024, 39(7): 287-293. doi: 10.3866/PKU.DXHX202310133 shu

固氮酶活性中心研究五十年

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(22179110)

摘要: 固氮酶是固氮微生物在常温常压下固氮成氨的催化剂,其活性中心的结构从Fe2S2∙Mo2O2演变到MoFe7S9C(R-Hhomocit)(cys)(his) (H4homocit = 高柠檬酸,Hcys = 半胱氨酸,Hhis = 组氨酸)。本文将回顾这一重要的历史过程,探讨化学模拟、光谱学、理论计算和生物化学,特别是结构生物学等领域在固氮酶活性中心研究中的重要成就,从化学结构的角度看固氮酶活性中心研究五十年。

English

    1. [1]

      Burgess, B.K.; Lowe, D. J. Chem. Rev. 1996, 96, 2983.Burgess, B.K.; Lowe, D. J. Chem. Rev. 1996, 96, 2983.

    2. [2]

      Smith, B, E.; Richards, R. L.; Newton, W. E. Catalysts for Nitrogen Fixation: Nitrogenases, Relevant Chemical Models and Commercial Processes, 1st ed.; Springer: the Netherlands, 2004.Smith, B, E.; Richards, R. L.; Newton, W. E. Catalysts for Nitrogen Fixation: Nitrogenases, Relevant Chemical Models and Commercial Processes, 1st ed.; Springer: the Netherlands, 2004.

    3. [3]

      厦门大学化学系催化教研室固氮研究组. 厦门大学学报(自然版), 1974, 13, 111.

    4. [4]

      中国科学院科福建物质结构研究所固氮研究小组. 科学通报, 1975, 20, 540.

    5. [5]

      Shah, V. K.; Brill, W. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1977, 74, 3249.Shah, V. K.; Brill, W. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1977, 74, 3249.

    6. [6]

      Cramer, S. P.; Hodgson, K. O.; Gillum, W. O.; Mortenson, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3398.Cramer, S. P.; Hodgson, K. O.; Gillum, W. O.; Mortenson, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100, 3398.

    7. [7]

      Lu, J. In Nitrogen Fixation; Newton, W. E.; Orme-Johnson, W. H., Eds.; University Press: Baltimore, M. D. USA, 1980; Vol. I, p. 343.Lu, J. In Nitrogen Fixation; Newton, W. E.; Orme-Johnson, W. H., Eds.; University Press: Baltimore, M. D. USA, 1980; Vol. I, p. 343.

    8. [8]

      Holm, R. H. Chem. Soc. Rev. 1981, 10, 455.Holm, R. H. Chem. Soc. Rev. 1981, 10, 455.

    9. [9]

      Zimmerman, R.; Miinck, E.; Brill, W. J.; Shah, V. K.; Henzl, M. T.; Rawlings, J.; Orme-Johnson, W. H. Biochem. Biophys. Acta 1978, 537, 185.Zimmerman, R.; Miinck, E.; Brill, W. J.; Shah, V. K.; Henzl, M. T.; Rawlings, J.; Orme-Johnson, W. H. Biochem. Biophys. Acta 1978, 537, 185.

    10. [10]

      Kurtz, D. M.; McMillan, R. S.; Burgess, B. K.; Mortenson, L. E.; Holm, R. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1979, 76, 4986.Kurtz, D. M.; McMillan, R. S.; Burgess, B. K.; Mortenson, L. E.; Holm, R. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1979, 76, 4986.

    11. [11]

      Coucouvanis, D.; Kanatzidis, M. G.; Dunham, W. R.; Hagen, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 7998.Coucouvanis, D.; Kanatzidis, M. G.; Dunham, W. R.; Hagen, W. R. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 7998.

    12. [12]

      杨奇, 谢钢, 陈三平, 张一凡, 郭培宇, 高胜利. 大学化学, 2015, 30 (6), 33.

    13. [13]

      Challen, P. R.; Koo, S. K.; Dunham, W. R.; Coucouvanis, D. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8606.Challen, P. R.; Koo, S. K.; Dunham, W. R.; Coucouvanis, D. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 8606.

    14. [14]

      Coucouvanis, D.; Challen, P. R.; Koo, S. K.; Davis, W. M.; Butler, W.; Dunham, W. R. Inorg. Chem. 1989, 28, 4181.Coucouvanis, D.; Challen, P. R.; Koo, S. K.; Davis, W. M.; Butler, W.; Dunham, W. R. Inorg. Chem. 1989, 28, 4181.

    15. [15]

      Teo, B. K.; Averill, B. A. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1979, 88, 1454.Teo, B. K.; Averill, B. A. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1979, 88, 1454.

    16. [16]

      Chen, J.; Christiansen, J.; Tittsworth, R. C.; Hales, B. J.; George, S. J.; Coucouvanis, D.; Carmer, S. P. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5509.Chen, J.; Christiansen, J.; Tittsworth, R. C.; Hales, B. J.; George, S. J.; Coucouvanis, D.; Carmer, S. P. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 5509.

    17. [17]

      Georgiadis, M. M.; Komiya, H.; Chakrabarti, P.; Woo, D.; Kornuc, J. J.; Rees, D. C. Science 1992, 257, 1653.Georgiadis, M. M.; Komiya, H.; Chakrabarti, P.; Woo, D.; Kornuc, J. J.; Rees, D. C. Science 1992, 257, 1653.

    18. [18]

      Kim, J.; Rees, D. C. Science 1992, 257, 1677.Kim, J.; Rees, D. C. Science 1992, 257, 1677.

    19. [19]

      Chan, M. K.; Kim J.; Rees, D. C. Science 1993, 260, 792.Chan, M. K.; Kim J.; Rees, D. C. Science 1993, 260, 792.

    20. [20]

      Peters, J. W.; Stowell, M. H. B.; Soltis, S. M.; Finnegan, M. G.; Johnson, M. K.; Rees, D. C. Biochemistry 1997, 36, 1181.Peters, J. W.; Stowell, M. H. B.; Soltis, S. M.; Finnegan, M. G.; Johnson, M. K.; Rees, D. C. Biochemistry 1997, 36, 1181.

    21. [21]

      Mayer, S. M.; Lawson, D. M.; Gormal, C. A.; Roe, S. M.; Smith, B. E. J. Mol. Biol. 1999, 292, 871.Mayer, S. M.; Lawson, D. M.; Gormal, C. A.; Roe, S. M.; Smith, B. E. J. Mol. Biol. 1999, 292, 871.

    22. [22]

      Einsle, O.; Tezcan, F. A.; Andrade, S. L.; Schmid, B.; Yoshida, M.; Howard, J. B.; Rees, D. C. Science 2002, 297, 1696.Einsle, O.; Tezcan, F. A.; Andrade, S. L.; Schmid, B.; Yoshida, M.; Howard, J. B.; Rees, D. C. Science 2002, 297, 1696.

    23. [23]

      Schmid, B.; Ribbe, M. W.; Einsle, O.; Yoshida, M.; Thomas, L. M.; Dean, D. R.; Rees, D. C.; Burgess, B. K. Science 2002, 296, 352.Schmid, B.; Ribbe, M. W.; Einsle, O.; Yoshida, M.; Thomas, L. M.; Dean, D. R.; Rees, D. C.; Burgess, B. K. Science 2002, 296, 352.

    24. [24]

      Spatzal, T.; Aksoyoglu, M.; Zhang, L.; Andrade, S. L. A.; Schleicher, E.; Weber, S.; Rees, D. C.; Einsle, O. Science 2011, 334, 940.Spatzal, T.; Aksoyoglu, M.; Zhang, L.; Andrade, S. L. A.; Schleicher, E.; Weber, S.; Rees, D. C.; Einsle, O. Science 2011, 334, 940.

    25. [25]

      Roemelt, M.; Ettenhuber, P.; Hu, Y.; Ribbe, M. W.; Neese, F.; Bergmann, U.; Debeer, S.; Lancaster K. M. Science 2011, 334, 974.Roemelt, M.; Ettenhuber, P.; Hu, Y.; Ribbe, M. W.; Neese, F.; Bergmann, U.; Debeer, S.; Lancaster K. M. Science 2011, 334, 974.

    26. [26]

      Ludden, P. W.; Shah, V. K.; Roberts, G. P.; Homer, M.; Allen, R.; Paustian, T.; Roll, J.; Chatterjee, R.; Madden, M.; Allen, J.; et al. Molybdenum Enzymes Cofactors and Model Systems; American Chemical Society: Washington, DC, USA, 1993; pp. 196-215.Ludden, P. W.; Shah, V. K.; Roberts, G. P.; Homer, M.; Allen, R.; Paustian, T.; Roll, J.; Chatterjee, R.; Madden, M.; Allen, J.; et al. Molybdenum Enzymes Cofactors and Model Systems; American Chemical Society: Washington, DC, USA, 1993; pp. 196-215.

    27. [27]

      陈全亮, 陈洪斌, 曹泽星, 周朝晖, 万惠霖, 李颖, 李季伦. 中国科学, 2014, 44 (12), 1849.

    28. [28]

      Wang, S. Y.; Jin, W. T.; Chen, H. B.; Zhou, Z. H. Dalton Trans. 2018, 47(22), 7412.Wang, S. Y.; Jin, W. T.; Chen, H. B.; Zhou, Z. H. Dalton Trans. 2018, 47(22), 7412.

    29. [29]

      Jin, W. T.; Wang, H. X.; Wang, S. Y.; Dapper, C. H.; Li, X.; Newton, W. E.; Zhou, Z. H.; Cramer, S. P. Inorg. Chem. 2019, 58 (4), 2523.Jin, W. T.; Wang, H. X.; Wang, S. Y.; Dapper, C. H.; Li, X.; Newton, W. E.; Zhou, Z. H.; Cramer, S. P. Inorg. Chem. 2019, 58 (4), 2523.

    30. [30]

      Deng, L.; Wang, H.; Dapper, C. H.; Newton, W. E.; Shilov, S.; Wang, S. L.; Cramer, S. P.; Zhou, Z. H. Commun. Chem. 2020, 3, 145.Deng, L.; Wang, H.; Dapper, C. H.; Newton, W. E.; Shilov, S.; Wang, S. L.; Cramer, S. P.; Zhou, Z. H. Commun. Chem. 2020, 3, 145.

    31. [31]

      Chen, Q. L.; Wang, H. X.; Cramer, S. P.; Zhou, Z. H. Coord. Chem. Rev. 2024, 505, 215662.Chen, Q. L.; Wang, H. X.; Cramer, S. P.; Zhou, Z. H. Coord. Chem. Rev. 2024, 505, 215662.

    32. [32]

      Rehder, D. J. Inorg. Biochem. 2000, 80, 133.Rehder, D. J. Inorg. Biochem. 2000, 80, 133.

    33. [33]

      Pessoa, J. C.; Garribba, E.; Santos, M. F.; Santos-Silva, T. Coord. Chem. Rev. 2015, 301, 49.Pessoa, J. C.; Garribba, E.; Santos, M. F.; Santos-Silva, T. Coord. Chem. Rev. 2015, 301, 49.

    34. [34]

      Harwood, C. S. Anu. Rev. Microbiol. 2020, 74, 247.Harwood, C. S. Anu. Rev. Microbiol. 2020, 74, 247.

    35. [35]

      Sippel, D.; Einsle O. Nat. Chem. Biol. 2017, 13, 956.Sippel, D.; Einsle O. Nat. Chem. Biol. 2017, 13, 956.

    36. [36]

      Rohde, M.; Grunau, K.; Einsle, O. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 132, 23833.Rohde, M.; Grunau, K.; Einsle, O. Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 132, 23833.

    37. [37]

      Rohde, M.; Laun, K.; Zebger, I.; Stripp, S. T.; Einsle, O. Sci. Adv. 2021, 7, eabg4474.Rohde, M.; Laun, K.; Zebger, I.; Stripp, S. T.; Einsle, O. Sci. Adv. 2021, 7, eabg4474.

    38. [38]

      Chen, C. Y.; Chen, M. L.; Wang, H. X.; Cramer, S. P.; Zhou, Z. H. J. Inorg. Biochem. 2014, 141, 114.Chen, C. Y.; Chen, M. L.; Wang, H. X.; Cramer, S. P.; Zhou, Z. H. J. Inorg. Biochem. 2014, 141, 114.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  0
  • 文章访问数:  3
  • HTML全文浏览量:  1
文章相关
  • 发布日期:  2024-02-21
  • 收稿日期:  2023-10-31
  • 修回日期:  2024-02-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章