Researchers Advancing Understanding of Vital Enzyme

氮素酶是一种酶,它负责将大气中的氮转化为生物所使用的氮基化合物。

加州理工学院的两名研究人员一直站在研究这些重要酶的分子结构的前沿:道格拉斯·里斯(Douglas Rees)和加奈特·陈(Garnet Chan)。

里斯,加州理工学院的罗斯科·吉尔基·迪金森化学教授,霍华德·休斯医学研究所研究员,研究生院院长,是这项研究的先驱之一。1992年,Rees发表了第一篇关于氮酶结构的论文。从那以后,他的实验室继续研究这些分子的结构和行为。为表彰他的工作,瑞典皇家科学院于9月提名里斯为今年格里戈里·阿米诺夫奖的获奖者之一。该奖项每年颁发给结晶学领域的研究人员。

" Rees说,一个多世纪以来,生物固氮的机制一直引起化学家们的兴趣。"My小组通过测定在生理条件下催化大气中二氮转化为氨的氮化酶蛋白的x射线晶体结构来解决这个问题。通过的努力一个了不起的研究生和博士后研究人员,在继续与我以前的博士后顾问合作,詹姆斯·霍华德,我们已经能够定义的分子结构非常详细的固氮酶,特别关注不寻常metalloclusters reaction."提供活性部位

加州理工学院的化学教授Chan也一直在研究氮酶的结构,使用计算方法为Rees的研究提供补充信息。陈教授的专长是量子化学,这是一个试图通过量子力学原理来解释化学性质的领域。

这个月,Chan和他的同事们在《自然化学》杂志上发表了一篇关于氮素酶的新论文。在那篇论文中,他们概述了通过计算机模拟确定的氮化酶中所谓的p团簇的电子结构——电子的排列。p团簇是酶内由几个铁和硫原子结合在一起的区域。它们负责将氮气转化为氨或固氮等氮化合物的部分化学过程。

确定电子在这些p簇中的排列方式将有助于研究人员更好地理解氮固定的机理,但这些排列方式已被证明很难研究。陈安道的工作依赖于他实验室开发的基于量子信息论思想的新计算技术。

陈"说:“如果没有Doug的开创性研究,我们就不可能知道原子在p簇中的排列方式。”但是有了这些位置的知识,我们现在可以用理论量子力学来可视化电子的位置,为这个正在进行的故事增加了一个新的篇章

陈教授的论文题为《量子多电子波函数模拟揭示的固氮酶p簇的"电子图》,发表在9月30日的《自然化学》杂志上。合著者包括李振东,前博士后学者;研究生郭盛;以及之前在陈实验室工作的理论和计算科学家孙启明。资金由国家科学基金会提供。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.caltech.edu/about/news/researchers-advancing-understanding-vital-enzyme

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