stringtranslate.com

Нитрогеназа

Нитрогеназы — это ферменты ( EC 1.18.6.1 EC 1.19.6.1), которые продуцируются некоторыми бактериями , такими как цианобактерии (сине-зеленые бактерии) и ризобактерии . Эти ферменты ответственны за восстановление азота (N 2 ) до аммиака (NH 3 ) . Нитрогеназы — единственное известное семейство ферментов, катализирующих эту реакцию, которая является этапом процесса фиксации азота . Фиксация азота необходима для всех форм жизни, причем азот необходим для биосинтеза молекул ( нуклеотидов , аминокислот ) , из которых создаются растения, животные и другие организмы. Они кодируются генами или гомологами Nif . Они родственны протохлорофиллидредуктазе .

Классификация и структура

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

Обычная сборка состоит из двух компонентов:

  1. Гетеротетрамерный белок MoFe, нитрогеназа, которая использует предоставленные электроны для восстановления N 2 до NH 3 . В некоторых сборках он заменен на гомологичную альтернативу.
  2. Гомодимерный белок , содержащий только железо , редуктаза которого обладает высокой восстановительной способностью и отвечает за поставку электронов.
Структура кофактора FeMo с указанием мест связывания нитрогеназы (аминокислоты цис и гис).

редуктаза

Белок Fe, динитрогеназоредуктаза или NifH, представляет собой димер идентичных субъединиц, который содержит один кластер [Fe 4 S 4 ] и имеет массу примерно 60-64 кДа. [2] Функция белка Fe заключается в переносе электронов от восстановителя , такого как ферредоксин или флаводоксин, к белку нитрогеназы. Перенос электронов требует затрат химической энергии, которая возникает в результате связывания и гидролиза АТФ . Гидролиз АТФ также вызывает конформационные изменения в нитрогеназном комплексе, сближая белок Fe и белок MoFe, что облегчает перенос электронов. [3]

Нитрогеназа

Белок MoFe представляет собой гетеротетрамер, состоящий из двух субъединиц α и двух субъединиц β, с массой примерно 240–250 кДа. [2] Белок MoFe также содержит два железо-серных кластера , известные как P-кластеры, расположенные на границе раздела между субъединицами α и β, и два кофактора FeMo внутри субъединиц α. Степень окисления Мо в этих нитрогеназах раньше считалась Мо(V), но более поздние данные касаются Мо(III). [4] (Молибден в других ферментах обычно связан с молибдоптерином в виде полностью окисленного Mo(VI)).

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

Вариации

Белок MoFe может быть заменен альтернативными нитрогеназами в средах с низким содержанием кофактора Mo. Известны два типа таких нитрогеназ: ванадий-железный (VFe; Vnf ) и железо-железный (FeFe; Anf ). 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 тем, которые обнаружены в нитрогеназе MoFe. Кластеры генов также гомологичны, и эти субъединицы в некоторой степени взаимозаменяемы. Все нитрогеназы используют схожий основной кластер Fe-S, а различия заключаются в металле-кофакторе. [5] [6]

Нитрогеназа Anf у Azotobacter vinelandii организована в оперон anfHDGKOR . Для функционирования этого оперона все еще требуются некоторые гены Nif . Был сконструирован минимальный оперон из 10 генов, включающий эти дополнительные важные гены. [7]

Механизм

Нитрогеназа с выделенными каталитическими сайтами. Внутри каждого фермента нитрогеназы имеется два набора каталитических центров.
Нитрогеназа с увеличенным одним набором металлических кластеров. Электроны перемещаются от кластера Fe-S (желтый) к кластеру P (красный) и заканчиваются на FeMo-co (оранжевый).

Общий механизм

Каталитические центры нитрогеназы. Атомы окрашены по элементам. Вверху: кластер Fe-S. В центре: кластер P. Внизу: FeMo-co.

Нитрогеназа — это фермент, ответственный за катализацию азотфиксации , которая представляет собой восстановление азота (N 2 ) до аммиака (NH 3 ) и процесс, жизненно важный для поддержания жизни на Земле. [8] В различных азотфиксирующих бактериях обнаружено три типа нитрогеназы: нитрогеназа молибдена (Mo), нитрогеназа ванадия (V) и нитрогеназа, содержащая только железо (Fe). [9] Молибденнитрогеназа, которую можно обнаружить у диазотрофов , таких как ризобии , ассоциированные с бобовыми , [10] [11] представляет собой нитрогеназу, которая изучена наиболее широко и, следовательно, наиболее хорошо охарактеризована. [9] Нитрогеназа ванадия и нитрогеназа, содержащая только железо, могут быть обнаружены у некоторых видов Azotobacter в качестве альтернативной нитрогеназы. [10] [12] Уравнения 1 и 2 показывают сбалансированные реакции фиксации азота нитрогеназой молибдена и нитрогеназой ванадия соответственно.

Все нитрогеназы представляют собой двухкомпонентные системы, состоящие из компонента I (также известного как динитрогеназа) и компонента II (также известного как динитрогеназа редуктаза). Компонент I представляет собой белок MoFe в нитрогеназе молибдена, белок VFe в нитрогеназе ванадия и белок Fe в нитрогеназе, содержащей только железо. [8] Компонент II представляет собой белок Fe, содержащий кластер Fe-S., который переносит электроны к Компоненту I. [12] Компонент I содержит 2 металлических кластера: P-кластер и FeMo-кофактор (FeMo-co). . Мо заменяется на V или Fe в нитрогеназе ванадия и нитрогеназе, содержащей только железо, соответственно. [8] [14] Во время катализа электроны перетекают от пары молекул АТФ в составе Компонента II к кластеру Fe-S, к P-кластеру и, наконец, к FeMo-co, где восстановление N 2 до NH 3 происходит место.

Кинетическая модель Лоу-Торнели

Восстановление азота до двух молекул аммиака осуществляется на FeMo-co Компонента I после последовательного добавления протонного и электронного эквивалентов Компонента II. [8] Измерения кинетики в установившемся состоянии , замораживании и остановленном потоке, выполненные в 70-х и 80-х годах Лоу, Торнели и другими, обеспечили кинетическую основу для этого процесса. [15] [16] Кинетическая модель Лоу-Торнели (LT) была разработана на основе этих экспериментов и документирует восемь коррелированных переносов протонов и электронов, необходимых на протяжении всей реакции. [8] [15] [16] Каждый промежуточный этап обозначается как En, где n = 0–8, что соответствует количеству переданных эквивалентов. Перед продуктивным добавлением N 2 требуется перенос четырех эквивалентов , хотя возможна также реакция E 3 с N 2 . [15] Примечательно, что для восстановления азота требуется 8 эквивалентов протонов и электронов, а не 6 эквивалентов, предсказанных сбалансированной химической реакцией. [17]

Промежуточные продукты от E 0 до E 4

Спектроскопическая характеристика этих промежуточных продуктов позволила 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:

E0 – это состояние покоя фермента перед началом катализа . Характеристика ЭПР показывает , что этот вид имеет спин 3/2 . [18]

E 1 – Одноэлектронно восстановленный промежуточный продукт был захвачен во время оборота под действием N 2 . Мессбауэровская спектроскопия захваченного интермедиата показывает, что FeMo-co имеет целочисленный спин больше 1. [19]

Кинетическая модель Лоу-Торнели восстановления азота до аммиака нитрогеназой.

E 2 – Предполагается, что это промежуточное соединение содержит металлический кластер в состоянии покоя с двумя добавленными электронами, хранящимися в мостиковом гидриде , и дополнительным протоном, связанным с атомом серы. Выделение этого промежуточного продукта в мутировавших ферментах показывает , что FeMo-co обладает высоким спином и имеет спин 3/2 . [20]

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

E 4 - Названный промежуточным продуктом Януса в честь римского бога переходов , этот промежуточный продукт располагается ровно после половины переноса электрона и протона и может либо распадаться обратно до E 0 , либо продолжить связывание азота и завершить каталитический цикл. Предполагается, что это промежуточное соединение содержит FeMo-co в состоянии покоя с двумя мостиковыми гидридами и двумя протонами, связанными серой. [8] Этот промежуточный продукт был впервые обнаружен с использованием методов замораживания мутированного белка, в котором остаток 70, аминокислота валин, заменен изолейцином. [21] Эта модификация предотвращает доступ подложки к FeMo-co. ЭПР- характеристика этого изолированного промежуточного соединения показывает новый вид со спином ½. Эксперименты ENDOR позволили лучше понять структуру этого промежуточного соединения, обнаружив наличие двух мостиковых гидридов. [21] 95 Mo и 57 Fe ENDOR показывают, что гидриды образуют мостик между двумя центрами железа. [22] Криоотжиг захваченного промежуточного соединения при -20 °C приводит к последовательной потере двух эквивалентов водорода при релаксации, доказывая, что изолированное промежуточное соединение соответствует состоянию E 4 . [8] Распад E 4 на E 2 + H 2 и, наконец, на E 0 и 2H 2 подтвердил сигнал ЭПР , связанный с промежуточным соединением E 2 . [8]

Вышеупомянутые промежуточные соединения предполагают, что металлический кластер циклически переключается между исходным состоянием окисления и однократно восстановленным состоянием, при этом дополнительные электроны откладываются в гидридах. В качестве альтернативы было высказано предположение, что каждый этап включает образование гидрида и что металлический кластер фактически циклически переключается между исходным состоянием окисления и однократно окисленным состоянием. [8]

Дистальные и альтернативные пути фиксации N 2

Дистальный и альтернативный механизмы фиксации азота в нитрогеназе.

Хотя механизм фиксации азота до комплекса Janus E 4 в целом согласован, в настоящее время существуют две гипотезы относительно точного пути во второй половине механизма: «дистальный» и «чередующийся» путь. [8] [23] [24] В дистальном пути сначала гидрируется концевой азот, выделяется аммиак, затем гидрируется азот, непосредственно связанный с металлом. При альтернативном пути один водород добавляется к терминальному азоту, затем один водород добавляется к азоту, непосредственно связанному с металлом. Эта чередующаяся картина продолжается до тех пор, пока не выделится аммиак. [8] [23] [24] Поскольку каждый путь предпочитает уникальный набор промежуточных продуктов, попытки определить, какой путь является правильным, обычно фокусируются на выделении указанных промежуточных продуктов, таких как нитридо в дистальном пути, [25] и диазен и гидразин попеременно. [8] Попытки изолировать промежуточные соединения в самой нитрогеназе до сих пор не увенчались успехом, но использование модельных комплексов позволило изолировать промежуточные соединения, которые поддерживают обе стороны в зависимости от используемого металлоцентра. [8] Исследования с Mo обычно указывают на дистальный путь, тогда как исследования с Fe обычно указывают на альтернативный путь. [8] [23] [24] [26] [27]

Конкретная поддержка дистального пути в основном возникла из работы Шрока и Чатта, которые успешно изолировали нитридный комплекс, используя Мо в качестве металлического центра в модельном комплексе. [25] [28] Конкретная поддержка альтернативного пути основана на нескольких исследованиях. Было показано, что модельные кластеры, содержащие только железо, каталитически восстанавливают N 2 . [26] [27] Также было показано, что небольшие кластеры вольфрама следуют альтернативным путем фиксации азота. [29] Ванадий нитрогеназа высвобождает гидразин, промежуточное соединение, специфичное для альтернирующего механизма. [8] [30] Однако отсутствие охарактеризованных промежуточных продуктов в самом нативном ферменте означает, что ни один из путей не был окончательно доказан. Более того, было обнаружено, что компьютерные исследования подтверждают обе стороны, в зависимости от того, предполагается ли, что место реакции находится на Mo (дистально) или на Fe (попеременно) в кофакторе MoFe. [8] [23] [24]

Механизм связывания MgATP

Связывание MgATP является одним из центральных событий механизма, используемого нитрогеназой. Гидролиз концевой фосфатной группы MgATP обеспечивает энергию, необходимую для переноса электронов от белка Fe к белку MoFe. [31] Связывающие взаимодействия между фосфатными группами MgATP и аминокислотными остатками белка Fe хорошо понятны при сравнении с аналогичными ферментами, тогда как взаимодействия с остальной частью молекулы более неуловимы из-за отсутствия кристалла белка Fe. структура со связанным MgATP (по состоянию на 1996 г.). [32] Было показано, что три белковых остатка существенно взаимодействуют с фосфатами. [15] В отсутствие MgATP существует солевой мостик между остатком 15, лизином , и остатком 125, аспарагиновой кислотой . [32] При связывании этот солевой мостик прерывается. Сайт-специфический мутагенез продемонстрировал, что когда лизин заменяется глютамином , сродство белка к MgATP значительно снижается [33] , а когда лизин заменяется аргинином , MgATP не может связываться из-за слишком сильного солевого мостика. [34] Необходимость специфической аспарагиновой кислоты в сайте 125 была показана путем выявления измененной реактивности при мутации этого остатка в глутаминовую кислоту . [35] Было показано, что остаток 16, серин, связывает MgATP. Для демонстрации этого факта использовали сайт-специфический мутагенез. [35] Это привело к модели, в которой серин остается координированным с ионом Mg 2+ после гидролиза фосфата, чтобы облегчить его ассоциацию с другим фосфатом нынешней молекулы АДФ. [36] Связывание MgATP также вызывает значительные конформационные изменения в белке Fe. [15] Сайт-направленный мутагенез был использован для создания мутантов, в которых MgATP связывается, но не вызывает конформационных изменений. [37] Сравнение данных рентгеновского рассеяния у мутантов с белком дикого типа привело к выводу, что весь белок сокращается при связывании MgATP с уменьшением радиуса примерно на 2,0 Å. [37]

Другие механические детали

Многие механистические аспекты катализа остаются неизвестными. Кристаллографический анализ субстрата, связанного с нитрогеназой, не проводился.

Нитрогеназа способна восстанавливать ацетилен, но ингибируется окисью углерода, которая связывается с ферментом и тем самым предотвращает связывание динитрогена. Динитроген предотвращает связывание ацетилена, но ацетилен не ингибирует связывание динитрогена и для восстановления до этилена требуется только один электрон . [38] Из-за окислительных свойств кислорода большинство нитрогеназ необратимо ингибируются дикислородом , который деградативно окисляет кофакторы Fe-S. [ необходима цитация ] Для этого необходимы механизмы фиксации азота для защиты нитрогеназы от кислорода in vivo . Несмотря на эту проблему, многие используют кислород в качестве терминального акцептора электронов для дыхания. [ нужна ссылка ] Хотя способность некоторых азотфиксаторов, таких как Azotobacteraceae , использовать кислородлабильную нитрогеназу в аэробных условиях, объясняется высокой скоростью метаболизма , позволяющей восстанавливать кислород на клеточной мембране , эффективность такого механизма подвергается сомнению. при концентрации кислорода выше 70 мкМ (концентрация окружающего воздуха 230 мкМ O 2 ), а также при дополнительных ограничениях по питательным веществам. [39]

Неспецифические реакции

Помимо восстановления динитрогена, нитрогеназы также восстанавливают протоны до дигидрогена , что означает, что нитрогеназа также является дегидрогеназой . Список других реакций, проводимых нитрогеназами, приведен ниже: [40] [41]

HC≡CH → H 2 C=CH 2
N – =N + =O → N 2 + H 2 O
N=N=N – → N 2 + NH 3
С≡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 [42] [43]
О=С=О → СО + Н 2 О [42]
S=C=N – → H 2 S + HCN [43]
O=C=N – → H 2 O + HCN , CO + NH 3 [43]

Кроме того, дигидроген действует как конкурентный ингибитор , [44] монооксид углерода действует как неконкурентный ингибитор , [40] [41] и сероуглерод действует как ингибитор быстрого равновесия [42] нитрогеназы.

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

Организмы, синтезирующие нитрогеназу

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

Сходство с другими белками

Три субъединицы нитрогеназы демонстрируют значительное сходство последовательностей с тремя субъединицами светонезависимой версии протохлорофиллидредуктазы, которая осуществляет преобразование протохлорофиллида в хлорофилл . Этот белок присутствует в голосеменных растениях , водорослях и фотосинтезирующих бактериях, но был утерян покрытосеменными растениями в ходе эволюции. [45]

Отдельно две субъединицы нитрогеназы (NifD и NifH) имеют гомологи в метаногенах , которые не фиксируют азот, например Methanocaldococcus jannaschii . [46] Мало что известно о функции этих nif- генов «класса IV», [47] хотя они встречаются во многих метаногенах. Известно, что у M. jannaschii они взаимодействуют друг с другом и конститутивно экспрессируются. [46]

Измерение нитрогеназной активности

Как и во многих анализах ферментативной активности, активность нитрогеназы можно оценить 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 N, чтобы обеспечить учет или «массовый баланс» добавленного субстрата. Более распространенный анализ, анализ восстановления ацетилена или ARA, оценивает активность нитрогеназы, используя способность фермента восстанавливать газообразный ацетилен до газообразного этилена. Эти газы легко определить количественно с помощью газовой хроматографии. [48] ​​Хотя ARA впервые использовалась в лабораторных условиях для измерения активности нитрогеназы в экстрактах клеток Clostridium Pasteurianum , она применялась к широкому спектру тест-систем, включая полевые исследования, где другие методы трудно применить. Например, ARA успешно использовалась, чтобы продемонстрировать, что бактерии, связанные с корнями риса, подвергаются сезонным и суточным ритмам активности нитрогеназы, которые, по-видимому, контролируются растением. [49]

К сожалению, преобразование данных нитрогеназного анализа в фактические моли восстановленного N 2 (особенно в случае ARA) не всегда является простым 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 по ARA). Анализы в бутылях или камерах могут оказывать негативное воздействие на микробные системы в результате сдерживания или нарушения микроокружения при обращении с ними, что приводит к недооценке нитрогеназы. Несмотря на эти недостатки, такие анализы очень полезны для оценки относительных показателей или временных закономерностей нитрогеназной активности.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Модак Дж.М. (2002). «Габеровский процесс синтеза аммиака». Резонанс . 7 (9): 69–77. дои : 10.1007/bf02836187. S2CID  195305228.
  2. ^ ab Берджес Б.К., Лоу DJ (1996). «Механизм нитрогеназы молибдена». Химические обзоры . 96 (7): 2983–3011. дои : 10.1021/cr950055x. ПМИД  11848849.
  3. ^ Лоусон Д.М., Смит Б.Е. (2002). «Молибденнитрогеназы: кристаллографический и механистический взгляд». Ионы металлов в биологических системах . 39 : 75–119. ПМИД  11913144.
  4. ^ Бьёрнссон Р., Дельгадо-Хайме М.Ю., Лима Ф.А., Сиппель Д., Шлезье Дж., Вейхермюллер Т., Эйнсле О., Низ Ф., ДеБир С. (2015). «Молибденовые XAS-спектры L-края нитрогеназы MoFe». Z Анорг Allg Chem . 641 (1): 65–71. дои : 10.1002/zaac.201400446. ПМК 4510703 . ПМИД  26213424. 
  5. ^ Хейлз БиДжей (2004). «Ванадий нитрогеназа». Катализаторы азотфиксации: нитрогеназы, соответствующие химические модели и коммерческие процессы . Спрингер Нидерланды. стр. 255–279. дои : 10.1007/978-1-4020-3611-8_10. ISBN 978-1-4020-3611-8.
  6. ^ Шнайдер К., Мюллер А. (2004). «Железная нитрогеназа: исключительные каталитические, структурные и спектроскопические особенности». Катализаторы азотфиксации: нитрогеназы, соответствующие химические модели и коммерческие процессы . Спрингер Нидерланды. стр. 281–307. дои : 10.1007/978-1-4020-3611-8_11. ISBN 978-1-4020-3611-8.
  7. ^ Ян Дж, Се X, Ван X, Диксон Р., Ван Ю. П. (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): Е3718-25. Бибкод : 2014PNAS..111E3718Y. дои : 10.1073/pnas.1411185111 . ПМК 4156695 . ПМИД  25139995. 
  8. ^ abcdefghijklmnopqr Хоффман Б.М., Лукоянов Д., Ян З.Ю., Дин Д.Р., Зеефельдт Л.С. (апрель 2014 г.). «Механизм фиксации азота нитрогеназой: следующий этап». Химические обзоры . 114 (8): 4041–62. дои : 10.1021/cr400641x. ПМК 4012840 . ПМИД  24467365. 
  9. ^ аб Петерс Дж.В., Силадьи РК (апрель 2006 г.). «Изучение новых границ структуры и механизма нитрогеназы». Современное мнение в области химической биологии . Бионеорганическая химия / Биокатализ и биотрансформация. 10 (2): 101–8. дои : 10.1016/j.cbpa.2006.02.019. ПМИД  16510305.
  10. ^ аб Рубио Л.М., Ладден П.В. (2008). «Биосинтез железомолибденового кофактора нитрогеназы». Ежегодный обзор микробиологии . 62 (1): 93–111. дои : 10.1146/annurev.micro.62.081307.162737 . ПМИД  18429691.
  11. ^ Франш С., Линдстрем К., Элмерих С. ​​(декабрь 2008 г.). «Азотфиксирующие бактерии, связанные с бобовыми и небобовыми растениями». Растение и почва . 321 (1–2): 35–59. дои : 10.1007/s11104-008-9833-8. ISSN  0032-079Х. S2CID  10892514.
  12. ^ аб Шнайдер К., Мюллер А. (январь 2004 г.). Смит Б.Е., Ричардс Р.Л., Ньютон В.Е. (ред.). Катализаторы азотфиксации . Фиксация азота: происхождение, применение и прогресс исследований. Спрингер Нидерланды. стр. 281–307. дои : 10.1007/978-1-4020-3611-8_11. ISBN 978-90-481-6675-6.
  13. ^ Сиппель Д., Эйнсле О. (10 июля 2017 г.). «В структуре нитрогеназы ванадия обнаруживается необычный мостиковый лиганд». Химическая биология природы . 13 (9): 956–960. дои : 10.1038/nchembio.2428. ПМК 5563456 . ПМИД  28692069. 
  14. ^ Шмидт, Фредерик В.; Шульц, Лука; Зажицкий, Ян; Принц, Симона; Ольманн, Нильс Н.; Эрб, Тобиас Дж.; Ребелейн, Йоханнес Г. (07 декабря 2023 г.). «Структурные данные о комплексе нитрогеназы железа». Структурная и молекулярная биология природы : 1–9. дои : 10.1038/s41594-023-01124-2 . ISSN  1545-9985. ПМЦ 10803253 . 
  15. ^ abcde Burgess BK, Lowe DJ (ноябрь 1996 г.). «Механизм нитрогеназы молибдена». Химические обзоры . 96 (7): 2983–3012. дои : 10.1021/cr950055x. ПМИД  11848849.
  16. ^ ab Wilson PE, Nyborg AC, Watt GD (июль 2001 г.). «Дублирование и расширение кинетической модели Торнели и Лоу для катализа нитрогеназы Klebsiella pneumoniae с использованием программной платформы MATHEMATICA». Биофизическая химия . 91 (3): 281–304. doi : 10.1016/S0301-4622(01)00182-X. ПМИД  11551440.
  17. ^ Симпсон Ф.Б., Беррис Р.Х. (июнь 1984 г.). «Давление азота в 50 атмосфер не предотвращает выделение водорода нитрогеназой». Наука . 224 (4653): 1095–7. Бибкод : 1984Sci...224.1095S. дои : 10.1126/science.6585956. ПМИД  6585956.
  18. ^ Барни Б.М., Ли Х.И., Дос Сантос ПК, Хоффман Б.М., Дин Д.Р., Зеефельдт Л.С. (май 2006 г.). «Разрыв тройной связи N2: понимание механизма нитрогеназы». Далтон Транзакции (19): 2277–84. дои : 10.1039/B517633F. ПМИД  16688314.
  19. ^ Ю С.Дж., Ангове ХК, Папаефтимиу В., Берджесс Б.К., Мюнк Э. (май 2000 г.). «Мессбауэровское исследование белка MoFe нитрогеназы Azotobacter vinelandii с использованием селективного обогащения М-центров 57Fe». Журнал Американского химического общества . 122 (20): 4926–4936. дои : 10.1021/ja000254k.
  20. ^ Лукоянов Д., Барни Б.М., Дин Д.Р., Зеефельдт Л.К., Хоффман Б.М. (январь 2007 г.). «Связывание промежуточных продуктов нитрогеназы с кинетической схемой восстановления N2 по протоколу релаксации и идентификация состояния связывания N2». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 104 (5): 1451–5. Бибкод : 2007PNAS..104.1451L. дои : 10.1073/pnas.0610975104 . ПМЦ 1785236 . ПМИД  17251348. 
  21. ^ ab Игараши Р.Ю., Ларюхин М., Дос Сантос ПК, Ли Х.И., Дин Д.Р., Зеефельдт Л.К., Хоффман Б.М. (май 2005 г.). «Захват H-, связанного с активным центром кофактора FeMo нитроазы во время эволюции H2: характеристика с помощью ENDOR-спектроскопии». Журнал Американского химического общества . 127 (17): 6231–41. дои : 10.1021/ja043596p. ПМИД  15853328.
  22. ^ Доан П.Е., Тельсер Дж., Барни Б.М., Игараси Р.Ю., Дин Д.Р., Зеефельдт Л.К., Хоффман Б.М. (ноябрь 2011 г.). «57Fe ENDOR-спектроскопия и анализ «электронного запаса» промежуточного соединения нитрогеназы E4 позволяют предположить, что металл-ионное ядро ​​циклов FeMo-кофактора проходит только через одну окислительно-восстановительную пару». Журнал Американского химического общества . 133 (43): 17329–40. дои : 10.1021/ja205304t. ПМК 3232045 . ПМИД  21980917. 
  23. ^ abcd Neese F (декабрь 2005 г.). «Цикл Яндулова/Шрока и нитрогеназная реакция: пути фиксации азота, изученные с помощью теории функционала плотности». Ангеванде Хеми . 45 (2): 196–9. дои : 10.1002/anie.200502667. ПМИД  16342309.
  24. ^ abcd Хиннеманн Б, Норсков Дж. К. (2008). «Катализ ферментами: биологический синтез аммиака». Темы катализа . 37 (1): 55–70. дои : 10.1007/s11244-006-0002-0. S2CID  93357657.
  25. ^ ab Schrock RR (декабрь 2005 г.). «Каталитическое восстановление диазота до аммиака в одном молибденовом центре». Отчеты о химических исследованиях . 38 (12): 955–62. дои : 10.1021/ar0501121. ПМЦ 2551323 . ПМИД  16359167. 
  26. ^ аб Родригес М.М., Билл Э., Бреннессел WW, Голландия PL (ноябрь 2011 г.). «Восстановление N₂ и гидрирование до аммиака молекулярным комплексом железа и калия». Наука . 334 (6057): 780–3. Бибкод :2011Sci...334..780R. дои : 10.1126/science.1211906. ПМК 3218428 . ПМИД  22076372. 
  27. ^ Аб Андерсон Дж. С., Риттл Дж., Питерс Дж. К. (сентябрь 2013 г.). «Каталитическая конверсия азота в аммиак модельным комплексом железа». Природа . 501 (7465): 84–7. Бибкод : 2013Natur.501...84A. дои : 10.1038/nature12435. ПМЦ 3882122 . ПМИД  24005414. 
  28. ^ Чатт Дж., Дилворт-младший, Ричардс Р.Л. (1978). «Последние достижения в химии азотфиксации». хим. Преподобный . 78 (6): 589–625. дои : 10.1021/cr60316a001.
  29. ^ Мураками Дж., Ямагути В. (14 мая 2012 г.). «Восстановление N2 поддерживаемыми кластерами вольфрама дает модель процесса нитрогеназой». Научные отчеты . 2 : 407. Бибкод :2012НатСР...2Е.407М. дои : 10.1038/srep00407. ПМК 3350986 . ПМИД  22586517. 
  30. ^ Дилворт М.Дж., Иди Р.Р. (июль 1991 г.). «Гидразин представляет собой продукт восстановления азота ванадий-нитрогеназой Azotobacter chroococcum». Биохимический журнал . 277 (2): 465–8. дои : 10.1042/bj2770465. ПМЦ 1151257 . ПМИД  1859374. 
  31. ^ Хагеман Р.В., Беррис Р.Х. (июнь 1978 г.). «Нитрогеназа и нитрогеназоредуктаза связываются и диссоциируют с каждым каталитическим циклом». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 75 (6): 2699–702. Бибкод : 1978PNAS...75.2699H. дои : 10.1073/pnas.75.6.2699 . ПМЦ 392630 . ПМИД  275837. 
  32. ^ аб Георгиадис М.М., Комия Х., Чакрабарти П., Ву Д., Корнук Дж.Дж., Рис, округ Колумбия (сентябрь 1992 г.). «Кристаллографическая структура белка железа нитрогеназы Azotobacter vinelandii». Наука . 257 (5077): 1653–9. Бибкод : 1992Sci...257.1653G. дои : 10.1126/science.1529353. ПМИД  1529353.
  33. ^ Зеефельдт LC, Морган ТВ, Дин Д.Р., Мортенсон Л.Е. (апрель 1992 г.). «Картирование места(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. дои : 10.1016/S0021-9258(19)50480-X . ПМИД  1313018.
  34. ^ Райл М.Дж., Ланзилотта В.Н., Мортенсон Л.Е., Ватт Г.Д., Зеефельдт Л.К. (июнь 1995 г.). «Доказательства центральной роли лизина 15 белка железа нитротазы Azotobacter vinelandii в связывании нуклеотидов и конформационных изменениях белка». Журнал биологической химии . 270 (22): 13112–7. дои : 10.1074/jbc.270.22.13112 . ПМИД  7768906.
  35. ^ аб Волле Д., Дин Д.Р., Ховард Дж.Б. (ноябрь 1992 г.). «Передача сигнала кластера нуклеотид-железо-сера в железо-белке нитрогеназы: роль Asp125». Наука . 258 (5084): 992–5. Бибкод : 1992Sci...258..992W. дои : 10.1126/science.1359643. ПМИД  1359643.
  36. ^ Кон, Милдред; Хьюз, Томас Р. (1962). «Спектры ядерного магнитного резонанса аденозинди- и трифосфата». Журнал биологической химии . 237 : 176–181. дои : 10.1016/S0021-9258(18)81382-5 .
  37. ^ Аб Чен Л., Гавини Н., Цурута Х., Элиезер Д., Берджесс Б.К., Дониак С., Ходжсон КО (февраль 1994 г.). «Вызванные MgATP конформационные изменения в белке железа Azotobacter vinelandii, изученные методом малоуглового рентгеновского рассеяния». Журнал биологической химии . 269 ​​(5): 3290–4. дои : 10.1016/S0021-9258(17)41861-8 . ПМИД  8106367.
  38. ^ Seefeldt LC, Dance IG, Dean DR (февраль 2004 г.). «Взаимодействие субстрата с нитрогеназой: Fe против Mo». Биохимия . 43 (6): 1401–9. дои : 10.1021/bi036038g. ПМИД  14769015.
  39. ^ Ольце Дж. (октябрь 2000 г.). «Респираторная защита нитрогеназы у видов Azotobacter: широко распространенная гипотеза, однозначно подтвержденная экспериментальными данными?». Обзоры микробиологии FEMS . 24 (4): 321–33. дои : 10.1111/j.1574-6976.2000.tb00545.x . ПМИД  10978541.
  40. ^ аб Ривера-Ортис Дж. М., Беррис Р. Х. (август 1975 г.). «Взаимодействие между субстратами и ингибиторами нитрогеназы». Журнал бактериологии . 123 (2): 537–45. дои : 10.1128/JB.123.2.537-545.1975. ПМК 235759 . ПМИД  1150625. 
  41. ^ аб Шрауцер Г.Н. (август 1975 г.). «Неферментативное моделирование нитрогеназных реакций и механизм биологической азотфиксации». Ангеванде Хеми . 14 (8): 514–22. дои : 10.1002/anie.197505141. ПМИД  810048.
  42. ^ abc 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. дои : 10.1021/bi00016a009. ПМИД  7727396.
  43. ^ abc Rasche ME, Seefeldt LC (июль 1997 г.). «Восстановление тиоцианата, цианата и сероуглерода нитрогеназой: кинетическая характеристика и спектроскопический анализ ЭПР». Биохимия . 36 (28): 8574–85. дои : 10.1021/bi970217e. ПМИД  9214303.
  44. ^ Гут Дж. Х., Беррис Р. Х. (октябрь 1983 г.). «Ингибирование катализируемого нитрогеназой образования NH3 с помощью H2». Биохимия . 22 (22): 5111–22. дои : 10.1021/bi00291a010. ПМИД  6360203.
  45. ^ Ли Дж., Гольдшмидт-Клермон М., Тимко член парламента (декабрь 1993 г.). «Кодируемый хлоропластами chlB необходим для светонезависимой активности протохлорофиллидредуктазы у Chlamydomonas Reinhardtii». Растительная клетка . 5 (12): 1817–29. дои : 10.1105/tpc.5.12.1817. ПМК 160407 . ПМИД  8305874. 
  46. ^ ab Staples CR, Lahiri S, Raymond J, Von Herbulis L, Mukhophadhyay B, Blankenship RE (октябрь 2007 г.). «Экспрессия и ассоциация гомологов нитрогеназы NifD и NifH группы IV у неазотфиксирующих архей Methanocaldococcus jannaschii». Журнал бактериологии . 189 (20): 7392–8. дои : 10.1128/JB.00876-07. ПМК 2168459 . ПМИД  17660283. 
  47. ^ Раймонд Дж., Зиферт Дж.Л., Стейплс CR, Бланкеншип RE (март 2004 г.). «Естественная история фиксации азота». Молекулярная биология и эволюция . 21 (3): 541–54. дои : 10.1093/molbev/msh047 . ПМИД  14694078.
  48. ^ Дилворт MJ (октябрь 1966 г.). «Восстановление ацетилена азотфиксирующими препаратами Clostridium Pasteurianum». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) – Общие предметы . 127 (2): 285–94. дои : 10.1016/0304-4165(66)90383-7. ПМИД  5964974.
  49. ^ Симс ГК, Дуниган EP (1984). «Суточные и сезонные изменения активности нитрогеназы (снижение C 2 H 2 ) корней риса». Биология и биохимия почвы . 16 :15–18. дои : 10.1016/0038-0717(84)90118-4.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки