Objetivo
PROTEINS CONTAINING METAL IONS DO CATALYSE MANY IMPORTANT BIOLOGICAL REACTIONS, NAMELY THOSE INVOLVING TRANSFER OF ELECTRONS. IT IS ANTICIPATED THAT MODIFICATIONS OF THE METAL CLUSTERS OF THESE PROTEINS WILL OPEN NEW CATALYTIC POSSIBILITIES THAT CAN BE USED IN MULTIPHASE BIOCATALYSIS AND THE DEVELOPMENT OF NOVEL BIOREACTORS. THE DESIGN OF SUCH CATALYSTS OBTAINED BY A BIOSYNTHETIC ROUTE MAY TURN OUT TO BE ADVANTAGEOUS IN COMPARISON WITH CHEMICAL SYNTHETIC ONES AND CAN THUS SUBSTANTIALLY EXPAND THE FIELD OF BIOINORGANIC CHEMISTRY.
Iron sulphur proteins are involved as main catalysts in bioconversion processes (hydrogen evolution, nitrogen and carbon monoxide fixation, photosynthesis, respiration, etc). The metal active centres of different iron sulphur proteins (simple and complex, eg rubredoxin, ferredoxins and hydrogenase) were characterised and chemically modified, in order to produce new active structures with novel, and/or enhanced catalytic properties. A new concept of assisted inorganic synthesis by a protein template was developed for the synthesis of mixed metal clusters. The reactivity and stability of the newly formed catalysts and hydrogenase (free and immobilised) were tested by measuring hydrogen evolution/production, deuterium(2)/hydrogen(+) exchange (mass spectrometry) and hydrogenation activity. Another important goal was to develop an adequate system to test hydrogenation activity in a multiphase biocatalyst system with immobilised hydrogenase or bacterial cells.
Iron sulfur proteins are involved as main catalysts in bioconversion processes (hydrogen evolution, nitrogen and carbon monoxide fixation, photosynthesis, respiration, etc). The metal active centres of different iron sulfur proteins, simple and complex, (eg, rubredoxin, ferredoxins and hydrogenase) were characterized and chemically modified, in order to produce new active structures with novel, and/or enhanced catalytic properties. A new concept of assisted inorganic synthesis by a protein template was developed for the synthesis of mixed metal clusters. The reactivity and stability of the newly formed catalysts and hydrogenase (free and immobilized) were tested by measuring hydrogen evolution and production, deuterium protium exchange (mass spectroscopy) and hydrogenation activity.
The following results were obtained (from research into the structure, reactivity and immobilization of metalloproteins:
isomorphous substitutions (cobalt and nickel) of the iron centre in rubredoxins:
chemical and spectroscopic characterization;
testing biocatalytic performance and mimicking of bacterial hydrogenase activity (model design);
assisted inorganic synthesis of novel mixed metal clusters of the type M, 3 iron-4 sulphur (M = cobalt, nickel, zinc, cadmium, calcium);
spectroscopic studies involving electron paramagnetic resonance (EPR), nuclear magnetic resonance (NMR) and Moessbauer methods;
characterization of the metal sites involved in bacterial hydrogen production and consumption;
differentiation of hydrogenase types by their spectroscopic, catalytic and inhibition parameters;
biocatalysis in organic media using hydrogenase encapsulated in micellar systems;
kinetics of both free and immobilized hydrogenases;
stability of the hydrogen evolving system in reversed micellar systems (multiphase system) using purified hydrogenase and whole cells.
THE 3 MAIN OBJECTIVES OF THE RESEARCH WILL BE :
- TO STUDY DIFFERENT FE-S CENTERS CONTAINING PROTEINS (IN PARTICULAR RUBREDOXIN, FERREDOXIN AND HYDROGENASE) BY RECONSTITUTION EXPERIMENTS. THE FOLLOWING MODIFIED METALLOPROTEINS WILL BE PREPARED, PURIFIED AND CHARACTERISED :
57FE LABELLED RUBREDOXIN AND FERREDOXIN (FD);
CO AND NI SUBSTITUTED RUBREDOXINS;
RECONSTITUTED METALLOPROTEINS FROM MEDIA CONTAINING DIFFERENT METAL IONS PROPORTIONS (NI/FE, CO/FE AND MO/FE) OR BY USING SELENIUM INSTEAD OF SULPHUR.
- TO STUDY MIXED METAL CLUSTERS. THE FOLLOWING METALS WILL BE INTRODUCED IN THE IRON-SULFUR CORE OF DESULFOVIBRIO GIGAS FERREDOXIN :ZN, CU, GA, CD, CO, NI AND MO. THE REDOX POTENTIAL, THE STRUCTURAL FEATURESS AS WELL AS THE CORE STABILITY OF THE NOVEL STRUCTURES WILL BE STUDIED IN ORDER TO BE ABLE TO DESIGN NEW CATALYSTS AND NEW MODEL COMPOUNDS.
- THESE STUDIES WILL BE FURTHER EXTENDED TO THE ALTERATION OF THE ACTIVE CENTRE OF A COMPLEX ENZYME (D.GIGAS HYDROGENASE CONTAINING 3 FE AND 4 FE CENTERS AND 1 NI ATOM). A SELECTIVE MODIFICATION OF SUCH AN ENZYME WILL BE INFORMATIVE FOR MECHANISTIC STUDIES.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural. Véas: El vocabulario científico europeo..
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- ciencias naturales ciencias químicas química inorgánica química bioinorgánica
- ciencias naturales ciencias químicas química inorgánica compuestos inorgánicos
- ciencias naturales ciencias químicas química inorgánica metales de transición
- ciencias naturales ciencias químicas catálisis biocatálisis
- ciencias naturales ciencias biológicas bioquímica biomoléculas proteínas enzima
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Programa(s)
Programas de financiación plurianuales que definen las prioridades de la UE en materia de investigación e innovación.
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Tema(s)
Las convocatorias de propuestas se dividen en temas. Un tema define una materia o área específica para la que los solicitantes pueden presentar propuestas. La descripción de un tema comprende su alcance específico y la repercusión prevista del proyecto financiado.
Datos no disponibles
Las convocatorias de propuestas se dividen en temas. Un tema define una materia o área específica para la que los solicitantes pueden presentar propuestas. La descripción de un tema comprende su alcance específico y la repercusión prevista del proyecto financiado.
Convocatoria de propuestas
Procedimiento para invitar a los solicitantes a presentar propuestas de proyectos con el objetivo de obtener financiación de la UE.
Datos no disponibles
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Régimen de financiación
Régimen de financiación (o «Tipo de acción») dentro de un programa con características comunes. Especifica: el alcance de lo que se financia; el porcentaje de reembolso; los criterios específicos de evaluación para optar a la financiación; y el uso de formas simplificadas de costes como los importes a tanto alzado.
Régimen de financiación (o «Tipo de acción») dentro de un programa con características comunes. Especifica: el alcance de lo que se financia; el porcentaje de reembolso; los criterios específicos de evaluación para optar a la financiación; y el uso de formas simplificadas de costes como los importes a tanto alzado.
Coordinador
1000 LISBOA
Portugal
Los costes totales en que ha incurrido esta organización para participar en el proyecto, incluidos los costes directos e indirectos. Este importe es un subconjunto del presupuesto total del proyecto.