Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Нитрогеназа
Нитрогеназа.png
Идентификаторы
ЕС нет.1.18.6.1
№ CAS9013-04-1
Базы данных
IntEnzПросмотр IntEnz
БРЕНДАBRENDA запись
ExPASyПросмотр NiceZyme
КЕГГЗапись в KEGG
MetaCycметаболический путь
ПРИАМпрофиль
Структуры PDB RCSB PDB PDBe PDBsum
Поиск
ЧВКстатьи
PubMedстатьи
NCBIбелки
Оксидоредуктаза нитрогеназного типа (субъединица 1 альфа / бета)
Идентификаторы
Условное обозначениеOxidored_nitro
PfamPF00148
ИнтерПроIPR000510
SCOP21 млн / SCOPe / SUPFAM
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры
Железный белок нитрогеназа NifH (компонент 2)
Идентификаторы
Условное обозначениеNifH
ИнтерПроIPR005977
CATH1fp6
SCOP2d1fp6a_ / SCOPe / SUPFAM
CDDcd02040
Альтернативная нитрогеназа (компонент 1) дельта-субъединица
Идентификаторы
Условное обозначениеAnfG_VnfG
PfamPF03139
ИнтерПроIPR004349
Доступные белковые структуры:
Pfam  структуры / ECOD  
PDBRCSB PDB ; PDBe ; PDBj
PDBsumкраткое изложение структуры

Нитрогеназы - это ферменты ( EC 1.18.6.1 EC 1.19.6.1 ), которые продуцируются некоторыми бактериями , такими как цианобактерии (сине-зеленые бактерии). Эти ферменты отвечают за сокращения из азота (N 2 ) до аммиака (NH 3 ). Нитрогеназы - единственное семейство ферментов, которые, как известно, катализируют эту реакцию, которая является ключевым этапом в процессе фиксации азота . Фиксация азота требуется для всех форм жизни, с азотом имеет существенное значение для биосинтеза из молекул (нуклеотиды , аминокислоты ), которые создают растения, животные и другие организмы. Они кодируются генами или гомологами Nif. Они относятся к протохлорофиллидредуктазе .

Классификация и структура [ править ]

Хотя равновесное образование аммиака из молекулярного водорода и азота имеет общую отрицательную энтальпию реакции ( ), энергия активации очень высока ( ). [1] Нитрогеназа действует как катализатор , снижая этот энергетический барьер, так что реакция может протекать при температуре окружающей среды.

Обычная сборка состоит из двух компонентов:

  1. Гетеротетрамерный MoFe белок, нитрогеназа который использует электроны , предусмотренные для уменьшения N 2 к NH 3 . В некоторых сборках он заменен гомологичной альтернативой.
  2. Гомодимерные Fe только белки , то редуктазы , который имеет высокую мощность снижения и отвечают за поставку электронов.
Структура кофактора FeMo, показывающая сайты связывания с нитрогеназой (аминокислоты cys и his).

Редуктаза [ править ]

Белок Fe, динитрогеназа редуктаза или NifH, представляет собой димер идентичных субъединиц, который содержит один кластер [Fe 4 S 4 ] и имеет массу приблизительно 60-64 кДа. [2] Функция белка Fe заключается в передаче электронов от восстанавливающего агента , такого как ферредоксин или флаводоксин, к белку нитрогеназы. Передача электронов требует ввода химической энергии, которая возникает в результате связывания и гидролиза АТФ . Гидролиз АТФ также вызывает конформационные изменения в комплексе нитрогеназы, сближая белок Fe и белок MoFe для облегчения переноса электронов. [3]

Нитрогеназа [ править ]

Белок MoFe представляет собой гетеротетрамер, состоящий из двух субъединиц α и двух субъединиц β, с массой приблизительно 240-250 кДа. [2] Белок MoFe также содержит два кластера железо-сера , известные как Р-кластеры, расположенные на границе между α- и β-субъединицами и двумя кофакторами FeMo внутри α-субъединиц. Степень окисления Мо в этих нитрогеназах ранее считалась Мо (V), но более свежие данные относятся к Мо (III). [4] (Молибден в других ферментах обычно связывается с молибдоптерином в виде полностью окисленного Мо (VI)).

  • Ядро (Fe 8 S 7 ) P-кластера представляет собой два куба [Fe 4 S 3 ], связанных центральным атомом серы. Каждый P-кластер ковалентно связан с белком MoFe шестью остатками цистеина.
  • Каждый кофактор FeMo (Fe 7 MoS 9 C) состоит из двух неидентичных кластеров: [Fe 4 S 3 ] и [MoFe 3 S 3 ], которые связаны тремя сульфид-ионами. Каждый кофактор FeMo ковалентно связан с α-субъединицей белка одним остатком цистеина и одним остатком гистидина .

Электроны из белка Fe попадают в белок MoFe в P-кластерах, которые затем переносят электроны на кофакторы FeMo. Затем каждый кофактор FeMo действует как сайт фиксации азота, при этом N 2 связывается в центральной полости кофактора.

Варианты [ править ]

Белок MoFe может быть заменен альтернативными нитрогеназами в среде с низким содержанием кофактора Мо. Известны два типа таких нитрогеназ: ванадий-железный (VFe; Vnf ) и железо-железный (FeFe; Anf ) тип. Оба образуют сборку из двух субъединиц α, двух субъединиц β и двух субъединиц δ (иногда γ). Дельта-субъединицы гомологичны друг другу, а сами альфа- и бета-субъединицы гомологичны субъединицам, обнаруженным в нитрогеназе MoFe. Кластеры генов также гомологичны, и эти субъединицы до некоторой степени взаимозаменяемы. Все нитрогеназы используют аналогичный ядерный кластер Fe-S, и вариации происходят в металле-кофакторе. [5] [6]

Нитрогеназа Anf в Azotobacter vinelandii организована в оперон anfHDGKOR . Этот оперон все еще требует, чтобы некоторые из генов Nif функционировали. Сконструирован минимальный оперон из 10 генов, который включает эти дополнительные важные гены. [7]

Механизм [ править ]

Рисунок 1: Нитрогеназа с выделенными ключевыми каталитическими сайтами. В каждом ферменте нитрогеназы есть два набора каталитических сайтов.
Рисунок 2: Нитрогеназа с одним набором металлических кластеров в увеличенном масштабе. Электроны перемещаются от кластера Fe-S (желтый) к кластеру P (красный) и заканчиваются на FeMo-co (оранжевый).

Общий механизм [ править ]

Рисунок 3: Ключевые каталитические центры внутри нитрогеназы. Атомы раскрашены по элементам. Вверху: кластер Fe-S В центре: кластер P Внизу: FeMo-co

Нитрогеназа - это фермент, ответственный за катализирование азотфиксации , то есть восстановление азота (N 2 ) до аммиака (NH 3 ), и процесс, жизненно важный для поддержания жизни на Земле. [8] Есть три типа нитрогеназы, обнаруженные в различных азотфиксирующих бактериях: молибден (Mo) нитрогеназа, ванадий (V) нитрогеназа и только железо (Fe) нитрогеназа. [9] Нитрогеназа молибдена, которую можно обнаружить у диазотрофов, таких как ризобии, ассоциированные с бобовыми , [10] [11] - это нитрогеназа, которая изучена наиболее широко и, следовательно, наиболее хорошо охарактеризована. [9]На рисунках 1-2 показана кристаллическая структура и ключевые каталитические компоненты молибден-нитрогеназы, экстрагированной из Azotobacter vinelandii . Ванадий-нитрогеназа и железосодержащая нитрогеназа могут быть обнаружены у некоторых видов Azotobacter в качестве альтернативной нитрогеназы. [10] [12] Уравнения 1 и 2 показывают сбалансированные реакции азотфиксации в молибден-нитрогеназе и ванадий-нитрогеназе соответственно.

N 2 + 8 H + + 8 e - + 16 MgATP → 2 NH 3 + H 2 + 16 MgADP + 16 P i [8]

 

 

 

 

( 1 )

N 2 + 14 H + + 12 e - + 40 MgATP → 2 NH 4 + + 3 H 2 + 40 MgADP + 40 P i [13]

 

 

 

 

( 2 )

Все нитрогеназы представляют собой двухкомпонентные системы, состоящие из Компонента I (также известного как динитрогеназа) и Компонента II (также известного как редуктаза динитрогеназы). Компонент I представляет собой белок MoFe в молибден-нитрогеназе, белок VFe в ванадиевой нитрогеназе и белок Fe в нитрогеназе только железа. [8] Компонент II - это белок Fe, который содержит кластер Fe-S (рис. 3: вверху), который переносит электроны в компонент I. [12] Компонент I содержит 2 ключевых металлических кластера: P-кластер (рис. 3: средний ) и FeMo-кофактор (FeMo-co) (Рисунок 3: внизу). Mo заменяется на V или Fe в ванадий-нитрогеназе и железосодержащей нитрогеназе соответственно. [8]Во время катализа электроны текут от пары молекул АТФ в Компоненте II к кластеру Fe-S, к P-кластеру и, наконец, к FeMo-co, где происходит восстановление N 2 до NH 3 .

Кинетическая модель Лоу-Торнели [ править ]

Восстановление азота до двух молекул аммиака осуществляется на FeMo-co компонента I после последовательного добавления протонных и электронных эквивалентов из компонента II. [8] Измерения установившегося состояния , охлаждения замораживанием и кинетики остановленного потока, проведенные в 70-х и 80-х годах Лоу, Торнли и другими, предоставили кинетическую основу для этого процесса. [14] [15] Кинетическая модель Лоу-Торнли (LT) (изображенная на рисунке 4) была разработана на основе этих экспериментов и документирует восемь коррелированных переносов протонов и электронов, необходимых на протяжении всей реакции. [8] [14] [15] Каждая промежуточная стадия обозначается как E nгде n = 0-8, что соответствует количеству переведенных эквивалентов. Перед продуктивным добавлением N 2 требуется перенос четырех эквивалентов , хотя реакция E 3 с N 2 также возможна. [14] Примечательно, что для восстановления азота требуется 8 эквивалентов протонов и электронов, в отличие от 6 эквивалентов, предсказанных сбалансированной химической реакцией. [16]

Промежуточные звенья E 0 - E 4 [ править ]

Спектроскопические характеристики этих промежуточных продуктов позволили лучше понять восстановление азота нитрогеназой, однако этот механизм остается активной областью исследований и дискуссий. Ниже кратко перечислены спектроскопические эксперименты для промежуточных продуктов перед добавлением азота:

E 0 - это состояние покоя фермента перед началом катализа. ЭПР характеристика показывает , что этот вид имеет спин 3 / 2 . [17]

E 1 - одноэлектронное восстановленное промежуточное соединение было захвачено во время оборота под N 2 . Мёссбауэровская спектроскопия захваченного промежуточного продукта показывает, что FeMo-co имеет целочисленный спин больше 1. [18]

Рисунок 4: Кинетическая модель Лоу-Торнели для восстановления азота до аммиака нитрогеназой.

E 2 - Предполагается, что этот промежуточный продукт содержит металлический кластер в его состоянии покоя в окислении с двумя добавленными электронами, хранящимися в мостиковом гидриде, и дополнительным протоном, связанным с атомом серы. Выделение этого промежуточного продукта в мутантных ферментах показывают , что ферромолибден-со спином является высоким и имеет спин 3 / 2 . [19]

E 3 - Предполагается, что этим промежуточным продуктом является однократно восстановленный FeMo-co с одним мостиковым гидридом и одним протоном. [8]

E 4 - Промежуточное звено Януса, названное в честь римского бога переходов , это промежуточное соединение располагается после ровно половины переносов электронного протона и может либо распасться обратно до E 0, либо продолжить связывание азота и завершить каталитический цикл. Предполагается, что этот промежуточный продукт содержит FeMo-co в его состоянии покоя в состоянии окисления с двумя мостиковыми гидридами и двумя протонами, связанными с серой. [8] Этот промежуточный продукт впервые был обнаружен с использованием методов гашения замораживания с мутантным белком, в котором остаток 70, аминокислота валин, заменен на изолейцин. [20] Эта модификация предотвращает доступ субстрата к FeMo-co. EPRхарактеристика этого изолированного промежуточного продукта показывает новый вид со спином 1/2. Эксперименты ENDOR позволили понять структуру этого промежуточного продукта, выявив наличие двух мостиковых гидридов. [20] 95 Mo и 57 Fe ENDOR показывают, что гидриды образуют мостик между двумя центрами железа. [21] Криоотжиг захваченного промежуточного продукта при -20 ° C приводит к последовательной потере двух эквивалентов водорода при релаксации, что доказывает, что изолированное промежуточное соединение соответствует состоянию E 4 . [8] Распад E 4 до E 2 + H 2 и, наконец, до E 0и 2H 2 подтвердил сигнал ЭПР, связанный с промежуточным продуктом E 2 . [8]

Вышеупомянутые промежуточные продукты предполагают, что металлический кластер циклически перемещается между своей исходной степенью окисления и однократно восстановленным состоянием с дополнительными электронами, хранящимися в гидридах. В качестве альтернативы было предложено, что каждая стадия включает образование гидрида и что металлический кластер фактически циклически проходит между исходной степенью окисления и однократно окисленным состоянием. [8]

Дистальные и чередующиеся пути для фиксации N 2 [ править ]

Рисунок 5: Дистальные и чередующиеся механистические пути фиксации азота в нитрогеназе.

Хотя механизм фиксации азота до комплекса Janus E 4 в целом согласован, в настоящее время существуют две гипотезы о точном пути во второй половине механизма: «дистальный» и «чередующийся» путь (см. Рисунок 5). . [8] [22] [23] В дистальном пути сначала гидрируется концевой азот, выделяется аммиак, затем гидрируется азот, непосредственно связанный с металлом. По альтернативному пути один водород добавляют к концевому азоту, затем один водород добавляют к азоту, непосредственно связанному с металлом. Этот чередующийся режим продолжается до тех пор, пока не будет выпущен аммиак. [8] [22] [23]Поскольку каждый путь способствует уникальному набору промежуточных соединений, попытки определить, какой путь является правильным, обычно сосредоточены на выделении указанных промежуточных соединений, таких как нитридо в дистальном пути [24] и диазен и гидразин в альтернативном пути. [8] Попытки выделить промежуточные соединения в самой нитрогеназе до сих пор не увенчались успехом, но использование модельных комплексов позволило выделить промежуточные соединения, которые поддерживают обе стороны, в зависимости от используемого металлического центра. [8] Исследования с Mo обычно указывают на дистальный путь, в то время как исследования с Fe обычно указывают на альтернативный путь. [8][22] [23] [25] [26]

Специфическая поддержка дистального пути в основном проистекает из работ Schrock и Chatt, которые успешно изолировали нитридокомплекс, используя Мо в качестве металлического центра в модельном комплексе. [24] [27] Конкретная поддержка альтернативного пути проистекает из нескольких исследований. Было показано, что модельные кластеры, содержащие только железо, каталитически восстанавливают N 2 . [25] [26] Также было показано, что небольшие кластеры вольфрама следуют альтернативным путем для фиксации азота. [28] Ванадиевая нитрогеназа высвобождает гидразин, промежуточное соединение, специфичное для альтернирующего механизма. [8] [29]Однако отсутствие охарактеризованных промежуточных продуктов в самом нативном ферменте означает, что ни один из путей не был окончательно доказан. Более того, вычислительные исследования подтверждают обе стороны, в зависимости от того, предполагается ли, что реакционный центр находится в Mo (дистально) или в Fe (чередующемся) в кофакторе MoFe. [8] [22] [23]

Механизм связывания MgATP [ править ]

Связывание MgATP - одно из центральных событий, происходящих в механизме, используемом нитрогеназой. Гидролиз концевой фосфатной группы MgATP обеспечивает энергию, необходимую для переноса электронов от белка Fe к белку MoFe. [30] Связывающие взаимодействия между фосфатными группами MgATP и аминокислотными остатками белка Fe хорошо понятны при сравнении с аналогичными ферментами, в то время как взаимодействия с остальной частью молекулы более неуловимы из-за отсутствия кристалла белка Fe. структура с привязанным MgATP (по состоянию на 1996 г.). [31] Было показано, что три белковых остатка имеют существенное взаимодействие с фосфатами, как показано на рисунке 6. [14]В отсутствие MgATP существует солевой мостик между остатком 15, лизином , и остатком 125, аспарагиновой кислотой . [31] После связывания этот солевой мостик прерывается. Сайт-специфический мутагенез продемонстрировал, что когда лизин заменяется глутамином , сродство белка к MgATP значительно снижается [32], а когда лизин заменяется на аргинин , MgATP не может связываться из-за слишком сильного солевого мостика. [33] Необходимость специфической аспарагиновой кислоты в сайте 125 была показана путем наблюдения изменения реакционной способности при мутации этого остатка в глутаминовую кислоту .[34] Третий остаток, который, как было показано, является ключевым для связывания MgATP, - это остаток 16, серин . Чтобы продемонстрировать этот факт, использовали сайт-специфический мутагенез. [34] Это привело к модели, в которой серин остается скоординированным сиономMg 2+ после гидролиза фосфата, чтобы облегчить его ассоциацию с другим фосфатом молекулы АДФ. [35] Связывание MgATP также вызывает значительные конформационные изменения в белке Fe. [14] Сайт-направленный мутагенез был использован для создания мутантов, в которых MgATP связывается, но не вызывает конформационных изменений. [36] Сравнение рассеяния рентгеновских лучейданные для мутантов по сравнению с белком дикого типа привели к выводу, что весь белок сокращается при связывании MgATP с уменьшением радиуса примерно на 2,0 Å. [36]

Прочие механистические детали [ править ]

Многие механистические аспекты катализа остаются неизвестными. Не сообщалось о кристаллографическом анализе субстрата, связанного с нитрогеназой.

Нитрогеназа способна восстанавливать ацетилен, но ингибируется оксидом углерода, который связывается с ферментом и тем самым предотвращает связывание диазота. Динитроген предотвращает связывание ацетилена, но ацетилен не препятствует связыванию диазота и требует только одного электрона для восстановления до этилена . [37] Из-за окислительных свойств кислорода большинство нитрогеназ необратимо ингибируются кислородом , который разрушительно окисляет кофакторы Fe-S. [ необходима цитата ] Для этого необходимы механизмы фиксации азота для защиты нитрогеназы от кислорода in vivo . Несмотря на эту проблему, многие используют кислород в качестве конечного акцептора электронов для дыхания. [необходимая цитата ]Хотя способность некоторых азотфиксаторов, таких какAzotobacteraceae,использовать кислородно-лабильную нитрогеназу в аэробных условиях, приписывается высокойскорости метаболизма, позволяющей восстанавливать кислород наклеточной мембране, эффективность такого механизма подвергалась сомнению концентрации кислорода выше 70 мкМ (окружающая концентрация 230 мкМ O2), а также при дополнительных ограничениях питательных веществ. [38]

Неспецифические реакции [ править ]

Помимо восстановления диазота, нитрогеназы также восстанавливают протоны до дигидрогена , что означает, что нитрогеназа также является дегидрогеназой . Список других реакций, проводимых нитрогеназами, приведен ниже: [39] [40]

HC≡CH → H 2 C = CH 2
N - = N + = O → N 2 + H 2 O
N = N = N - → N 2 + NH 3
C≡N-→ CH 4 , NH 3 , H 3 C – CH 3 , H 2 C = CH 2 (CH 3 NH 2 )
N≡C – R → RCH 3 + NH 3
C≡N – R → CH 4 , H 3 C – CH 3 , H 2 C = CH 2 , C 3 H 8 , C 3 H 6 , RNH 2
O = C = S → CO + H 2 S [41] [42]
O = C = O → CO + H 2 O [41]
S = C = N - → H 2 S + HCN [42]
O = C = N - → H 2 O + HCN , CO + NH 3 [42]

Кроме того, дигидрофосфаты функционируют в качестве конкурентного ингибитора , [43] окись углерода функционирует в качестве неконкурентного ингибитора , [39] [40] и сероуглерод функционирует в качестве ингибитора быстрого равновесия [41] из нитрогеназа.

Также было показано, что ванадиевые нитрогеназы катализируют превращение CO в алканы посредством реакции, сопоставимой с синтезом Фишера-Тропша .

Организмы, синтезирующие нитрогеназу [ править ]

Есть два типа бактерий, которые синтезируют нитрогеназу и необходимы для фиксации азота. Это:

  • Свободноживущие бактерии ( несимбиотические ), примеры включают:
    • Цианобактерии (сине-зеленые водоросли)
    • Зеленые серные бактерии
    • Азотобактер
  • Мутуалистические бактерии (симбиотические), примеры включают:
    • Ризобиум , связанный с зернобобовыми растениями
    • Спирилл , связанный со злаковыми травами
    • Frankia

Сходство с другими белками [ править ]

Три субъединицы нитрогеназы демонстрируют значительное сходство последовательностей с тремя субъединицами светонезависимой версии протохлорофиллидредуктазы, которая выполняет превращение протохлорофиллида в хлорофилл . Этот белок присутствует в голосеменных, водорослях и фотосинтезирующих бактериях, но был утерян покрытосеменными в процессе эволюции. [44]

По отдельности две субъединицы нитрогеназы (NifD и NifH) имеют гомологи в метаногенах, которые не фиксируют азот, например Methanocaldococcus jannaschii . [45] Мало что известно о функции этих nif- генов «класса IV» [46], хотя они встречаются во многих метаногенах. У M. jannaschii они, как известно, взаимодействуют друг с другом и выражаются конститутивно. [45]

Измерение активности нитрогеназы [ править ]

Как и во многих анализах активности ферментов, можно оценить активность нитрогеназы путем измерения скорости превращения субстрата (N 2 ) в продукт (NH 3 ). Поскольку NH 3 участвует в других реакциях в клетке, часто желательно пометить субстрат 15 н. Для обеспечения учета или «баланса массы» добавленного субстрата. Более распространенный анализ, анализ восстановления ацетилена или ARA, оценивает активность нитрогеназы, используя в своих интересах способность фермента восстанавливать газообразный ацетилен до газообразного этилена. Эти газы легко количественно определить с помощью газовой хроматографии. [47] Хотя впервые был использован в лабораторных условиях для измерения активности нитрогеназы в экстрактахКлетки Clostridium pasteurianum , ARA применялась в широком спектре тест-систем, включая полевые исследования, где другие методы сложно применить. Например, ARA успешно использовалась для демонстрации того, что бактерии, связанные с корнями риса, подвергаются сезонным и суточным ритмам активности нитрогеназы, которые, по-видимому, контролируются растением. [48]

К сожалению, преобразование данных анализов нитрогеназы в фактические моли восстановленного N 2 (особенно в случае ARA) не всегда является прямым и может либо недооценивать, либо переоценивать истинную скорость по ряду причин. Например, H 2 конкурирует с N 2, но не с ацетиленом, за нитрогеназу (что приводит к завышению оценок нитрогеназы ARA). Анализы в бутылках или камерах могут оказывать негативное воздействие на микробные системы в результате сдерживания или нарушения микросреды в результате манипуляций, что приводит к недооценке нитрогеназы. Несмотря на эти недостатки, такие анализы очень полезны для оценки относительных скоростей или временных закономерностей активности нитрогеназы.

См. Также [ править ]

  • Фиксация азота
  • Абиологическая азотфиксация

Ссылки [ править ]

  1. ^ Modak JM (2002). «Процесс Габера для синтеза аммиака» . Резонанс . 7 (9): 69–77. DOI : 10.1007 / bf02836187 .
  2. ^ a b Burges BK, Lowe DJ (1996). «Механизм действия нитрогеназы молибдена». Химические обзоры . 96 (7): 2983–3011. DOI : 10.1021 / cr950055x . PMID 11848849 . 
  3. Перейти ↑ Lawson DM, Smith BE (2002). «Нитрогеназы молибдена: кристаллографический и механистический взгляд». Ионы металлов в биологических системах . 39 : 75–119. PMID 11913144 . 
  4. ^ Бьорнссон R, Дельгадо-Хайме МУ, Лима Ф., Sippel Д, Schlesier Дж, Weyhermüller Т, Einsle О, Р Neese, DeBeer S (2015). "Молибденовые L-Edge XAS-спектры нитрогеназы MoFe" . Z Anorg Allg Chem . 641 (1): 65–71. DOI : 10.1002 / zaac.201400446 . PMC 4510703 . PMID 26213424 .  
  5. ^ Hales BJ (2004). «Ванадиевая нитрогеназа». Катализаторы для связывания азота: нитрогеназы, соответствующие химические модели и промышленные процессы . Springer Нидерланды. С. 255–279. DOI : 10.1007 / 978-1-4020-3611-8_10 . ISBN 978-1-4020-3611-8.
  6. Перейти ↑ Schneider K, Mueller A (2004). «Железосодержащая нитрогеназа: исключительные каталитические, структурные и спектроскопические свойства». Катализаторы для связывания азота: нитрогеназы, соответствующие химические модели и промышленные процессы . Springer Нидерланды. С. 281–307. DOI : 10.1007 / 978-1-4020-3611-8_11 . ISBN 978-1-4020-3611-8.
  7. Перейти ↑ Yang J, Xie X, Wang X, Dixon R, Wang YP (сентябрь 2014 г.). «Реконструкция и минимальные требования к генам для альтернативной железосодержащей нитрогеназы в Escherichia coli» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 111 (35): E3718-25. Bibcode : 2014PNAS..111E3718Y . DOI : 10.1073 / pnas.1411185111 . PMC 4156695 . PMID 25139995 .  
  8. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r Хоффман Б. М., Лукоянов Д., Ян З. Я., Дин Д. Р., Зеефельдт LC (апрель 2014 г.). «Механизм азотфиксации нитрогеназой: следующий этап» . Химические обзоры . 114 (8): 4041–62. DOI : 10.1021 / cr400641x . PMC 4012840 . PMID 24467365 .  
  9. ^ Б Peters JW, Szilagyi РК (апрель 2006). «Изучение новых границ структуры и механизма нитрогеназы». Текущее мнение в химической биологии . Биоинорганическая химия / Биокатализ и биотрансформация. 10 (2): 101–8. DOI : 10.1016 / j.cbpa.2006.02.019 . PMID 16510305 . 
  10. ^ a b Rubio LM, Ludden PW (2008). «Биосинтез железомолибденового кофактора нитрогеназы» . Ежегодный обзор микробиологии . 62 (1): 93–111. DOI : 10.1146 / annurev.micro.62.081307.162737 . PMID 18429691 . 
  11. ^ Франш C, Линдстрем K, Elmerich C (декабрь 2008). «Азотфиксирующие бактерии, связанные с бобовыми и небобовыми растениями» . Растение и почва . 321 (1-2): 35-59. DOI : 10.1007 / s11104-008-9833-8 . ISSN 0032-079X . 
  12. ^ а б Шнайдер К., Мюллер А (январь 2004 г.). Смит Б.Е., Ричардс Р.Л., Ньютон В.Е. (ред.). Катализаторы азотфиксации . Фиксация азота: происхождение, применение и результаты исследований. Springer Нидерланды. С. 281–307. DOI : 10.1007 / 978-1-4020-3611-8_11 . ISBN 978-90-481-6675-6.
  13. ^ Sippel D, Einsle О (2017-07-10). «В структуре ванадиевой нитрогеназы обнаружен необычный мостиковый лиганд» . Природа Химическая биология . 13 (9): 956–960. DOI : 10.1038 / nchembio.2428 . PMC 5563456 . PMID 28692069 .  
  14. ^ a b c d e Берджесс Б.К., Лоу ди-джей (ноябрь 1996 г.). «Механизм действия нитрогеназы молибдена». Химические обзоры . 96 (7): 2983–3012. DOI : 10.1021 / cr950055x . PMID 11848849 . 
  15. ^ a b Wilson PE, Nyborg AC, Watt GD (июль 2001 г.). «Дублирование и расширение кинетической модели Торнли и Лоу для нитрогеназного катализа Klebsiella pneumoniae с использованием программной платформы MATHEMATICA». Биофизическая химия . 91 (3): 281–304. DOI : 10.1016 / S0301-4622 (01) 00182-X . PMID 11551440 . 
  16. ^ Simpson FB, Burris RH (июнь 1984). «Давление азота в 50 атмосфер не препятствует выделению водорода нитрогеназой». Наука . 224 (4653): 1095–7. Bibcode : 1984Sci ... 224.1095S . DOI : 10.1126 / science.6585956 . PMID 6585956 . 
  17. ↑ Barney BM, Lee HI, Dos Santos PC, Hoffman BM, Dean DR, Seefeldt LC (май 2006). «Разрыв тройной связи N2: понимание механизма нитрогеназы». Dalton Transactions (19): 2277–84. DOI : 10.1039 / B517633F . PMID 16688314 . 
  18. ^ Ю SJ, Angove HC, Papaefthymiou В, Берджесс БК, Munck Е (май 2000 г.). «Мессбауэровское исследование протеина нитрогеназы MoFe из Azotobacter vinelandii с использованием селективного обогащения 57Fe М-центров». Журнал Американского химического общества . 122 (20): 4926–4936. DOI : 10.1021 / ja000254k .
  19. Перейти ↑ Lukoyanov D, Barney BM, Dean DR, Seefeldt LC, Hoffman BM (январь 2007 г.). «Соединение промежуточных соединений нитрогеназы с кинетической схемой восстановления N2 с помощью протокола релаксации и идентификации состояния связывания N2» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (5): 1451–5. Bibcode : 2007PNAS..104.1451L . DOI : 10.1073 / pnas.0610975104 . PMC 1785236 . PMID 17251348 .  
  20. ^ a b Игараши Р.Ю., Ларюхин М., Дос Сантос П.К., Ли Х.И., Дин Д.Р., Зеефельдт Л.С., Хоффман Б.М. (май 2005 г.). «Улавливание H-, связанного с активным центром нитрогеназы FeMo-кофактора во время выделения H2: характеристика с помощью ENDOR-спектроскопии». Журнал Американского химического общества . 127 (17): 6231–41. DOI : 10.1021 / ja043596p . PMID 15853328 . 
  21. ^ Доан ПЭ, Телсер Дж, Барни Б.М., Игараши Р.Я., декан Д.Р., Seefeldt LC, Хоффман ВМ (ноябрь 2011 года). «57Fe ENDOR-спектроскопия и анализ« электронного инвентаря »промежуточного соединения нитрогеназы E4 позволяют предположить, что металл-ионное ядро ​​FeMo-кофактора циклически проходит только через одну редокс-пару» . Журнал Американского химического общества . 133 (43): 17329–40. DOI : 10.1021 / ja205304t . PMC 3232045 . PMID 21980917 .  
  22. ^ a b c d Neese F (декабрь 2005 г.). «Цикл Яндулова / Шрока и нитрогеназная реакция: пути фиксации азота изучаются с помощью теории функционала плотности». Angewandte Chemie . 45 (2): 196–9. DOI : 10.1002 / anie.200502667 . PMID 16342309 . 
  23. ^ a b c d Hinnemann B, Nørskov JK (2008). «Катализ ферментами: биологический синтез аммиака» . Темы катализа . 37 (1): 55–70. DOI : 10.1007 / s11244-006-0002-0 .
  24. ^ a b Schrock RR (декабрь 2005 г.). «Каталитическое восстановление диазота до аммиака на единственном молибденовом центре» . Счета химических исследований . 38 (12): 955–62. DOI : 10.1021 / ar0501121 . PMC 2551323 . PMID 16359167 .  
  25. ^ a b Родригес М.М., Билл Э, Бреннессель В.В., Голландия, Польша (ноябрь 2011 г.). «Восстановление азота и гидрирование до аммиака молекулярным железо-калиевым комплексом» . Наука . 334 (6057): 780–3. Bibcode : 2011Sci ... 334..780R . DOI : 10.1126 / science.1211906 . PMC 3218428 . PMID 22076372 .  
  26. ^ а б Андерсон Дж. С., Риттл Дж., Петерс Дж. С. (сентябрь 2013 г.). «Каталитическое превращение азота в аммиак на модельном комплексе железа» . Природа . 501 (7465): 84–7. Bibcode : 2013Natur.501 ... 84А . DOI : 10,1038 / природа12435 . PMC 3882122 . PMID 24005414 .  
  27. ^ Чатт Дж, Дилворт JR, Ричардс Р. Л. (1978). «Последние достижения химии азотфиксации». Chem. Ред . 78 (6): 589–625. DOI : 10.1021 / cr60316a001 .
  28. Перейти ↑ Murakami J, Yamaguchi W (2012-05-14). «Восстановление N2 закрепленными кластерами вольфрама дает модель процесса нитрогеназой» . Научные отчеты . 2 : 407. Bibcode : 2012NatSR ... 2E.407M . DOI : 10.1038 / srep00407 . PMC 3350986 . PMID 22586517 .  
  29. ^ Dilworth MJ, Eady RR (июль 1991). «Гидразин - продукт восстановления диазота ванадий-нитрогеназой из Azotobacter chroococcum» . Биохимический журнал . 277 (2): 465–8. DOI : 10.1042 / bj2770465 . PMC 1151257 . PMID 1859374 .  
  30. ^ Хагеман RV, Burris RH (июнь 1978). «Нитрогеназа и нитрогеназа редуктаза связываются и диссоциируют с каждым каталитическим циклом» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 75 (6): 2699–702. Bibcode : 1978PNAS ... 75.2699H . DOI : 10.1073 / pnas.75.6.2699 . PMC 392630 . PMID 275837 .  
  31. ^ а б Георгиадис М.М., Комия Х., Чакрабарти П., Ву Д., Корнюк Дж. Дж., Рис, округ Колумбия (сентябрь 1992 г.). «Кристаллографическая структура протеина железа нитрогеназы из Azotobacter vinelandii». Наука . 257 (5077): 1653–9. Bibcode : 1992Sci ... 257.1653G . DOI : 10.1126 / science.1529353 . PMID 1529353 . 
  32. ^ Seefeldt LC, Morgan TV, декан DR, Мортенсон LE (апрель 1992). «Картирование сайта (ов) взаимодействия MgATP и MgADP с нитрогеназой Azotobacter vinelandii. Лизин 15 белка железа играет важную роль во взаимодействии MgATP» . Журнал биологической химии . 267 (10): 6680–8. PMID 1313018 . 
  33. ^ Райл MJ, Lanzilotta WN, Мортенсон LE, Вт GD, Seefeldt LC (июнь 1995). «Доказательства центральной роли лизина 15 нитрогеназного белка железа Azotobacter vinelandii в связывании нуклеотидов и конформационных изменениях белка» . Журнал биологической химии . 270 (22): 13112–7. DOI : 10.1074 / jbc.270.22.13112 . PMID 7768906 . 
  34. ^ a b Wolle D, Dean DR, Howard JB (ноябрь 1992 г.). «Передача сигнала кластера нуклеотид-железо-сера в железо-протеине нитрогеназы: роль Asp125». Наука . 258 (5084): 992–5. Bibcode : 1992Sci ... 258..992W . DOI : 10.1126 / science.1359643 . PMID 1359643 . 
  35. ^ "Спектры ядерного магнитного резонанса аденозинди- и трифосфата". Журнал биологической химии . 237 : 176–181. 1962 г.
  36. ^ a b Чен Л., Гавини Н., Цурута Х., Элиэзер Д., Берджесс Б.К., Доних С., Ходжсон К.О. (февраль 1994 г.). «MgATP-индуцированные конформационные изменения белка железа из Azotobacter vinelandii, как изучено с помощью малоуглового рассеяния рентгеновских лучей» . Журнал биологической химии . 269 (5): 3290–4. PMID 8106367 . 
  37. ^ Seefeldt LC, танец IG, декан DR (февраль 2004). «Взаимодействие субстрата с нитрогеназой: Fe по сравнению с Мо». Биохимия . 43 (6): 1401–9. DOI : 10.1021 / bi036038g . PMID 14769015 . 
  38. ^ Oelze J (октябрь 2000). «Защита органов дыхания от нитрогеназы у видов Azotobacter: широко ли широко распространенная гипотеза однозначно подтверждается экспериментальными данными?» . FEMS Microbiology Reviews . 24 (4): 321–33. DOI : 10.1111 / j.1574-6976.2000.tb00545.x . PMID 10978541 . 
  39. ^ a b Ривера-Ортис JM, Burris RH (август 1975). «Взаимодействие между субстратами и ингибиторами нитрогеназы» . Журнал бактериологии . 123 (2): 537–45. DOI : 10.1128 / JB.123.2.537-545.1975 . PMC 235759 . PMID 1150625 .  
  40. ^ a b Шраузер Г. Н. (август 1975 г.). «Неферментативное моделирование нитрогеназных реакций и механизм биологической азотфиксации». Angewandte Chemie . 14 (8): 514–22. DOI : 10.1002 / anie.197505141 . PMID 810048 . 
  41. ^ a b c Seefeldt LC, Rasche ME, Ensign SA (апрель 1995 г.). «Карбонилсульфид и диоксид углерода как новые субстраты и сероуглерод как новый ингибитор нитрогеназы». Биохимия . 34 (16): 5382–9. DOI : 10.1021 / bi00016a009 . PMID 7727396 . 
  42. ^ a b c Rasche ME, Seefeldt LC (июль 1997 г.). «Восстановление тиоцианата, цианата и сероуглерода нитрогеназой: кинетическая характеристика и спектроскопический анализ ЭПР». Биохимия . 36 (28): 8574–85. DOI : 10.1021 / bi970217e . PMID 9214303 . 
  43. ^ Гут JH, Burris RH (октябрь 1983). «Ингибирование катализированного нитрогеназой образования NH3 с помощью H2». Биохимия . 22 (22): 5111–22. DOI : 10.1021 / bi00291a010 . PMID 6360203 . 
  44. ↑ Li J, Goldschmidt-Clermont M, Timko MP (декабрь 1993 г.). «Кодируемый хлоропластом chlB необходим для светонезависимой активности протохлорофиллидредуктазы у Chlamydomonas reinhardtii» . Растительная клетка . 5 (12): 1817–29. DOI : 10.1105 / tpc.5.12.1817 . PMC 160407 . PMID 8305874 .  
  45. ^ a b Staples CR, Lahiri S, Raymond J, Von Herbulis L, Mukhophadhyay B, Blankenship RE (октябрь 2007 г.). «Экспрессия и ассоциация гомологов NifD и NifH нитрогеназы группы IV в нефиксирующей азот архее Methanocaldococcus jannaschii» . Журнал бактериологии . 189 (20): 7392–8. DOI : 10.1128 / JB.00876-07 . PMC 2168459 . PMID 17660283 .  
  46. ^ Raymond J, Siefert JL, Скобы CR, Бланкеншип RE (март 2004). «Естественная история азотфиксации» . Молекулярная биология и эволюция . 21 (3): 541–54. DOI : 10.1093 / molbev / msh047 . PMID 14694078 . 
  47. ^ Дилворт MJ (октябрь 1966). «Восстановление ацетилена азотфиксирующими препаратами из Clostridium pasteurianum». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Общие предметы . 127 (2): 285–94. DOI : 10.1016 / 0304-4165 (66) 90383-7 . PMID 5964974 . 
  48. ^ Sims GK, Dunigan EP (1984). «Суточные и сезонные колебания активности нитрогеназы ( снижение C 2 H 2 ) корней риса». Биология и биохимия почвы . 16 : 15–18. DOI : 10.1016 / 0038-0717 (84) 90118-4 .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Zumft WG, Mortenson LE (март 1975 г.). «Азотфиксирующий комплекс бактерий». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Обзоры по биоэнергетике . 416 (1): 1–52. DOI : 10.1016 / 0304-4173 (75) 90012-9 . PMID  164247 .

Внешние ссылки [ править ]

  • СМИ, связанные с нитрогеназой, на Викискладе?