固氮酶还原氮气和质子的分子机制

一个多世纪以来，生物固氮是生命科学最活跃的研究领域之一，其中，固氮酶的结构、功能、催化机制、表达调控及活性调节是研究的焦点和热点。尽管固氮酶及其活性中心的三维结构已被阐明，但迄今为止，固氮酶还原氮气和质子的位点及用于氮气还原和放氢的电子和 H+传递通道两大重要且关键的科学问题尚不明确。在多年研究工作的基础上，我们率先提出了氮气的络合和还原在靠近活性中心FeMo-co 硫原子（S2B）的Fe2和Fe6上发生，钼原子是质子还原的位点，电子经P-cluster由两条通道传递至FeMoco用于底物还原的假说。本课题拟通过定位突变固氮酶β亚基α螺旋上关键氨基酸及分析所有突变型固氮酶的动力学及EPR波谱特征等，验证我们提出的假说。完善固氮酶的催化机制理论，试图为化学模拟生物固氮并降低化肥工业的能耗提供理论依据。