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Biocatalysis for Sustainable Chemistry – Understanding Oxidation/Reduction of Small Molecules by Redox Metalloenzymes via a Suite of Steady State and Transient Infrared Electrochemical Methods

Description du projet

Des biocatalyseurs plus efficaces pour une chimie durable et puissante

La nature a développé des outils catalytiques pour l’énergie et une chimie durable qui pourraient permettre aux chercheurs de construire des molécules difficilement réalisables par le biais de la chimie traditionnelle. Les sites actifs des catalyseurs biomimétiques sont principalement basés sur des métaux abondants tels que le fer, le nickel et le molybdène. Cependant, les tentatives de génération de catalyseurs biomimétiques ont largement échoué à reproduire l’activité, la stabilité et la sélectivité élevées des enzymes. Le projet BiocatSusChem, financé par l’UE, développe une série d’outils expérimentaux de spectroscopie infrarouge permettant de sonder et de mieux comprendre les mécanismes des métalloenzymes redox in situ. Les études permettront de mieux comprendre comment sont coordonnés les événements chimiques à l’intérieur de métalloenzymes multicentriques complexes, ce qui permettra de créer une nouvelle génération de catalyseurs bio-inspirés.

Objectif

Many significant global challenges in catalysis for energy and sustainable chemistry have already been solved in nature. Metalloenzymes within microorganisms catalyse the transformation of carbon dioxide into simple carbon building blocks or fuels, the reduction of dinitrogen to ammonia under ambient conditions and the production and utilisation of dihydrogen. Catalytic sites for these reactions are necessarily based on metals that are abundant in the environment, including iron, nickel and molybdenum. However, attempts to generate biomimetic catalysts have largely failed to reproduce the high activity, stability and selectivity of enzymes. Proton and electron transfer and substrate binding are all finely choreographed, and we do not yet understand how this is achieved. This project develops a suite of new experimental infrared (IR) spectroscopy tools to probe and understand mechanisms of redox metalloenzymes in situ during electrochemically-controlled steady state turnover, and during electron-transfer-triggered transient studies. The ability of IR spectroscopy to report on the nature and strength of chemical bonds makes it ideally suited to follow the activation and transformation of small molecule reactants at metalloenzyme catalytic sites, binding of inhibitors, and protonation of specific sites. By extending to the far-IR, or introducing mid-IR-active probe amino acids, redox and structural changes in biological electron relay chains also become accessible. Taking as models the enzymes nitrogenase, hydrogenase, carbon monoxide dehydrogenase and formate dehydrogenase, the project sets out to establish a unified understanding of central concepts in small molecule activation in biology. It will reveal precise ways in which chemical events are coordinated inside complex multicentre metalloenzymes, propelling a new generation of bio-inspired catalysts and uncovering new chemistry of enzymes.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: Le vocabulaire scientifique européen.

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Mots‑clés

Les mots-clés du projet tels qu’indiqués par le coordinateur du projet. À ne pas confondre avec la taxonomie EuroSciVoc (champ scientifique).

Programme(s)

Programmes de financement pluriannuels qui définissent les priorités de l’UE en matière de recherche et d’innovation.

Thème(s)

Les appels à propositions sont divisés en thèmes. Un thème définit un sujet ou un domaine spécifique dans le cadre duquel les candidats peuvent soumettre des propositions. La description d’un thème comprend sa portée spécifique et l’impact attendu du projet financé.

Régime de financement

Régime de financement (ou «type d’action») à l’intérieur d’un programme présentant des caractéristiques communes. Le régime de financement précise le champ d’application de ce qui est financé, le taux de remboursement, les critères d’évaluation spécifiques pour bénéficier du financement et les formes simplifiées de couverture des coûts, telles que les montants forfaitaires.

ERC-COG - Consolidator Grant

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

Procédure par laquelle les candidats sont invités à soumettre des propositions de projet en vue de bénéficier d’un financement de l’UE.

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2018-COG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

THE CHANCELLOR, MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF OXFORD
Contribution nette de l'UE

La contribution financière nette de l’UE est la somme d’argent que le participant reçoit, déduite de la contribution de l’UE versée à son tiers lié. Elle prend en compte la répartition de la contribution financière de l’UE entre les bénéficiaires directs du projet et d’autres types de participants, tels que les participants tiers.

€ 1 997 286,00
Adresse
WELLINGTON SQUARE UNIVERSITY OFFICES
OX1 2JD Oxford
Royaume-Uni

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Région
South East (England) Berkshire, Buckinghamshire and Oxfordshire Oxfordshire
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total

Les coûts totaux encourus par l’organisation concernée pour participer au projet, y compris les coûts directs et indirects. Ce montant est un sous-ensemble du budget global du projet.

€ 1 997 286,00

Bénéficiaires (1)

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