✖


Jump to content

Винсент Л. Пекораро

Add links
Винсент Л. Пекораро

Винсент Л. Пекораро , профессор Мичиганского университета, исследователь в области бионеорганической химии и неорганической химии . Он специалист в области химии и биохимии марганца , ванадия , химии металлокронов . Он является членом Американской ассоциации содействия развитию науки.

Биография

[ редактировать ]

Пекораро родился во Фрипорте, штат Нью-Йорк, в августе 1956 года; вскоре после этого его семья переехала в Калифорнию, где он провел большую часть своего детства. [ 1 ] После окончания средней школы он продолжил свое образование в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, получив степень бакалавра биохимии в 1977 году, и защитил докторскую диссертацию. Доктор химии в Калифорнийском университете в Беркли под руководством Кена Рэймонда . После получения докторской степени он в течение трех лет работал с У. Уоллесом Клеландом в Университете Висконсин-Мэдисон в течение трех лет после получения докторской степени. В 1984 году он был назначен доцентом Мичиганского университета химического факультета .

Научные достижения

[ редактировать ]

Металлическая корона

[ редактировать ]
Металлакроны и родственные им органические краун-эфиры а) 12-краун-4 б) 12-MCFe(III)N-4 в) 15-краун-5 г) 15-MCCu(II)N-5

Металлакроны представляют собой класс циклических соединений, которые содержат ионы металлов и неметаллов в повторяющихся звеньях. Винсент Л. Пекораро и Мён Су Ла сообщили о первой металлической короне в 1989 году, и с тех пор эти соединения стали отдельной областью исследований с многочисленными новыми применениями. [ 2 ] Одним из наиболее интересных аспектов этих соединений является их разнообразие. Размер кольца можно изменить путем включения новых лигандов или других металлов, что приводит к изменению размера внутренней полости. в каркас [ 3 ] Таким образом, определенные ионы могут избирательно захватываться в центре путем настройки структуры металлической короны, а также путем изменения окружающей среды, например растворителя. [ 4 ] Из-за этих уникальных свойств и присущей синтезу металлакроны «зелености » (обычно высокий выход, одностадийный, безопасный растворитель), это до сих пор является активной темой исследований для группы Пекораро и многих других ученых по всему миру.

Группа Пекораро в настоящее время работает над использованием металлических коронок с селективным связыванием для различных биологических применений. Одним из применений является использование металлических коронок для медицинской визуализации . В настоящее время гадолиний (Gd) используется в МРТ в качестве контрастного вещества в сочетании с хелатирующим лигандом. К сожалению, если Gd освободить от своего хелатирующего агента, Gd будет довольно токсичен для человека. [ 5 ] Эти хелаты гадолиния представляют множество опасностей для здоровья и могут даже привести к смерти, хотя это редкое явление и обычно наблюдается только у пациентов с проблемами почек. [ 6 ] К счастью, этот же металл можно выборочно и очень сильно захватить в мотив металлической короны. [ 7 ] В настоящее время группа работает над тем, чтобы подвергнуть эту систему различным условиям, наблюдаемым в организме, таким как различные значения pH, а также различные соединения и металлы, которые также могут связываться с металлакроной, чтобы гарантировать, что токсичный Gd не вытесняется из металлакроны. . [ 1 ] Другие потенциальные применения металлакронов в организме включают гидролиз диэфиров фосфатов, ключевого компонента связи в РНК и ДНК .

Другая часть исследований группы Пекораро в области металлических коронок сосредоточена на их применении в качестве одномолекулярных магнитов . Металлакриптат можно рассматривать как трехмерную металлическую корону с оксидом марганца , заключенным в середине. [ 8 ] Самое интересное в этом соединении то, что эта молекула действует как магнит для одной молекулы . [ 8 ] В настоящее время группа продолжает работать над полным пониманием этой системы с конечной целью применить ее к устройствам хранения данных.

Исследование разделения лантаноидов [ 9 ]

Марганец

[ редактировать ]
Структура каталазы

Группа Пекораро также исследует роль марганца в биологических системах, уделяя особое внимание ферментам на основе марганца (Mn) . Эти ферменты выполняют широкий спектр важных функций в организме, в том числе действуют как антиоксиданты ( супероксиддисмутаза ). [ 10 ] и защита клетки от окислительного повреждения ( каталаза ). [ 11 ] Группа также изучает комплекс, выделяющий кислород , который катализирует окисление воды. Это соединение играет ключевую роль в фотосинтезе растений , превращая CO 2 и воду в сахара. [ 12 ]

Группа Пекораро подходит к этим соединениям на основе марганца, сначала создавая модельные системы и изучая их. Группе удалось синтезировать димарганцевый комплекс, в котором атомы Mn имели такое же разделение, как и в комплексе с выделением кислорода (OEC), но при этом имели аналогичное лигандное окружение. Было также показано, что это соединение имеет каталитическую активность, аналогичную активности каталазы . [ 13 ] Информация, полученная из этой системы, привела к появлению новых предложений относительно того, как работает OEC. Один из механизмов включает последовательное окисление ОЕС путем отрыва водорода . [ 14 ] Группа проверила жизнеспособность этого механизма с помощью термодинамических расчетов и исследований своей макетной системы и обнаружила, что это действительно возможный механизм. [ 14 ] Также было обнаружено, что эта димерная система существует с различными степенями окисления марганца. Было также показано, что эти состояния окисления существуют в каталазе. Наблюдая за связыванием гидроксида с одним из марганца, создается несимметричный димер. [ 15 ]

Ванадий

[ редактировать ]

Его группа интересуется ванадием для бионеорганических применений. Ванадий естественным образом содержится в ферментах некоторых морских животных. Один из этих типов ферментов, нитрогеназы , отвечает за преобразование газообразного азота в аммиак и затем может быть доступен растениям, что имеет решающее значение для их развития. [ 16 ] Другой тип, галопероксидазы , забирает бром из морской воды вместе с перекисью водорода и превращает их в броморганические соединения. [ 17 ] Эти уникальные комплексы ванадия, как и другие, обнаружены у некоторых наземных существ, например, у грибов. Кроме того, эти соединения могут оказаться очень полезными для людей, поскольку было обнаружено, что они помогают людям с диабетом , улучшая контроль уровня глюкозы. [ 18 ] Группа Пекораро взяла на вооружение эти интересные применения ванадия и начала исследования, чтобы более полно их понять. В частности, основное внимание в исследованиях уделялось галопероксидазам. Сначала группа синтезировала комплексы ванадия, чтобы имитировать галопероксидазы ванадия и понять механизм. Их система не только эффективно катализировала реакцию, но они также смогли собрать ценные кинетические данные и предложить предлагаемый каталитический цикл, как показано ниже. [ 19 ] Информация показала, что для осуществления катализа необходима кислота/основание. Имея эту информацию, предпринимаются попытки понять, как эти комплексы активируются естественным путем, обеспечивая окисление галогенидов . [ 20 ] Кроме того, они работают над пониманием структуры неактивных форм галопероксидаз на основе ванадия. [ 1 ] Эта информация даст существенное представление о том, как галопероксидазы ванадия обнаруживаются и действуют в этих биологических системах, что, в свою очередь, приблизит группу на один шаг к возможности применять соединения ванадия для лечения диабета.

Предлагаемый каталитический цикл производства галогенорганических соединений, катализируемого ванадием.

Металлопептиды

[ редактировать ]
Наблюдаемая геометрия связывания в пептидах
Основная статья: Металлопептид

Группа также проводит исследования о роли тяжелых металлов в организме и о том, как облегчить их токсическое воздействие. Тяжелые металлы, такие как свинец и ртуть , токсичны для человеческого организма и могут привести к опасным для жизни заболеваниям, таким как болезнь Минамата . [ 21 ] К сожалению, человеческий организм по сути беззащитен перед этими металлами. Проблема с ртутью и свинцом заключается в том, что они вытесняют цинк в ферментах, что приводит к остановке реакционной способности. Они также сильно координируют серу , что часто приводит к неправильному сворачиванию белков, содержащих цистеины . Мышьяк также является еще одним металлом, вызывающим беспокойство, поскольку он заменяет азот в ДНК, вызывая отклонение от его желаемой и необходимой роли. Все эти металлы, как и многие другие, имеют серьезные последствия для здоровья. Хотя у людей нет возможности справиться с этими тяжелыми металлами, было обнаружено, что бактерии разработали способы удаления этих металлов, чтобы предотвратить токсические побочные эффекты. Эта информация является тем, что мотивирует группу Пекораро.

Первоначальные исследования были сосредоточены на понимании связывания этих тяжелых металлов с пептидами . Мышьяк (As), ртуть (Hg) и кадмий (Cd) использовались в системах с различными пептидами. Было обнаружено, что мышьяк связывается с пептидами преимущественно через тригонально-пирамидальную или тетраэдрическую форму, что является как кинетически, так и термодинамически выгодным. [ 22 ] С другой стороны, было обнаружено, что ртуть связывается с двумя атомами серы в отдельных пептидах посредством линейной формы, вызывая тем самым образование двухцепочечной спиральной спирали . [ 23 ] Было также показано, что при определенных условиях, называемых ступенчатой ​​агрегацией-депротонированием, ртуть может связывать три серы, образуя трехнитевую спираль с ртутью в середине. [ 24 ] Кадмий был последним тяжелым металлом, изученным в этих системах. Было обнаружено, что Cd также связывается с тремя отдельными серами, хотя он не похож на систему Hg, поскольку не образует линейной формы связывания внутри двухнитевой спиральной спирали. [ 25 ] Полученная информация дает ценную информацию о том, как эти тяжелые металлы влияют на белки и их сворачивание. Это первый шаг к пониманию и, возможно, решению проблемы связывания тяжелых металлов в организме.

Новые пептиды

[ редактировать ]

По меньшей мере треть всех белков содержат хотя бы один металл. Несколько примеров этих белков можно увидеть выше (каталаза и комплекс, выделяющий кислород). При рассмотрении различных ролей, которые играют эти металлопротеины , начиная от гидролитического расщепления связей и заканчивая фотосинтетической ролью в растениях, просто поразительно, насколько мало на самом деле известно о роли металла. Чтобы решить эту проблему, группа Пекораро предприняла de novo или «с нуля» разработку белка . Эта методология позволяет получить уникальную аминокислотную последовательность, сайт связывания металла и, наконец, свернуть белок или соответствующий металлопептид . Группа Пекораро проявляет особый интерес к размещению места связывания, поскольку они считают, что изменение окружающей среды металла в конечном итоге приведет к драматическому эффекту во всех процессах, в которых участвует металл, таких как каталитическая активность , скорость и сила связывания. [ 26 ]

Его группа создала первый биметаллический искусственный белок . Этот белок содержит ртуть для стабильности и цинк для каталитической активности. Было доказано, что он участвует в различных гидролитических реакциях природных белков. [ 27 ] Там, где большинство синтетических соединений не могут действовать так же, как природные белки , особенно карбоангидраза , этот искусственный металлопротеин преуспел, продемонстрировав эффективность, аналогичную карбоангидразе , одному из самых быстрых и высококаталитических белков в мире. [ 27 ]

Почести

[ редактировать ]
  • Сотрудник Фонда Горация Х. Рэкхема (1985)
  • Сотрудник Фонда Эли Лилли (1985)
  • Дж. Д. Сирл, научный сотрудник биомедицинских исследований (1986–1989 гг.)
  • Товарищ Альфреда П. Слоана (1989–1990)
  • Премия LS&A за выдающиеся достижения в обучении студентов (1991)
  • Премия секции ACS Akron за выдающиеся достижения в области химии (1995)
  • Преподаватель Frontier, Техасский университет A&M (1996)
  • Мэри Кэпп, преподаватель Университета Содружества Вирджинии (1997 г.)
  • Преподаватель Керхера, Университет Оклахомы (1999 г.)
  • Преподаватель PittCon, Университет Дюкен (2004 г.)
  • Премия Александра фон Гумбольдта старшим ученым США (1998–99)
  • Председатель Гордонской конференции «Металлы в биологии» (2000 г.)
  • Сотрудник Американской ассоциации развития науки (2000 г.)
  • Премия факультета естественных наук Маргарет и Германа Сокол (2004–2005 гг.)
  • Кафедра международных исследований Блеза Паскаля (2010–2012 гг.)
  • Национальный преподаватель Тайваня (2010 г.)
  • Сотрудник ACS (2010)
  • Премия Ванадиса (2010)

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б с Пекораро, Винсент. «Веб-страница группы Пекораро» . Группа Пекораро . Проверено 28 ноября 2013 г.
  2. ^ Ла, Мён Су; Пекораро, Винсент Л. (август 1989 г.). «Выделение и характеристика {MnII[MnIII(салицилгидроксимат)]4(ацетат)2(ДМФ)6}.cntdot.2DMF: неорганический аналог M2+(12-краун-4)». Журнал Американского химического общества . 111 (18): 7258–7259. дои : 10.1021/ja00200a054 .
  3. ^ Мезей, Геллерт; Залески, Кертис М.; Пекораро, Винсент Л. (ноябрь 2007 г.). «Структурная и функциональная эволюция металлокронок». Химические обзоры . 107 (11): 4933–5003. дои : 10.1021/cr078200h . ПМИД   17999555 .
  4. ^ Стеммлер, Энн Дж.; Кампф, Джефф В.; Пекораро, Винсент Л. (декабрь 1996 г.). «Планарная [15] металлическая корона-5, избирательно связывающая катион уранила». Angewandte Chemie International Edition на английском языке . 35 (2324): 2841–2843. дои : 10.1002/anie.199628411 .
  5. ^ Пенфилд, Джеффри Дж.; Рейли, Роберт Ф. (декабрь 2007 г.). «Что нефрологам нужно знать о гадолинии». Природная клиническая практика Нефрология . 3 (12): 654–668. дои : 10.1038/ncpneph0660 . ПМИД   18033225 . S2CID   22435496 .
  6. ^ Гробнер, Т. (19 декабря 2005 г.). «Гадолиний – специфический триггер развития нефрогенной фиброзирующей дермопатии и нефрогенного системного фиброза?» . Нефрология Диализная трансплантация . 21 (4): 1104–1108. дои : 10.1093/ndt/gfk062 . ПМИД   16431890 .
  7. ^ Кукуванис, Дмитрий, изд. (2002). Неорганические синтезы . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-0-471-46075-6 .
  8. ^ Перейти обратно: а б Дендриноу-Самара, Екатерина; Алексиу, Мария; Залески, Кертис М.; Кампф, Джефф В.; Кирк, Мартин Л.; Кессисоглу, Димитрис П.; Пекораро, Винсент Л. (18 августа 2003 г.). «Синтез и магнитные свойства металлокриптата, который ведет себя как одномолекулярный магнит». Ангеванде Хеми . 115 (32): 3893–3896. Бибкод : 2003АнгЧ.115.3893Д . дои : 10.1002/ange.200351246 .
  9. ^ Тегони, Маттео; Фурлотти, Микеле; Тропиано, Мануэль; Лим, Чунг Сун; Пекораро, Винсент Л. (7 июня 2010 г.). «Термодинамика замещения металла сердечника и самосборки Ca 15-металлакрона-5». Неорганическая химия . 49 (11): 5190–5201. дои : 10.1021/ic100315u . ПМИД   20429607 .
  10. ^ Пекораро, Винсент Л., изд. (1992). Окислительно-восстановительные ферменты марганца . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: VCH. ISBN  978-0471187431 .
  11. ^ Челикани, П.; Фита, И.; Левен, ПК (1 января 2004 г.). «Разнообразие структур и свойств каталаз» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 61 (2): 192–208. дои : 10.1007/s00018-003-3206-5 . ПМЦ   11138816 . ПМИД   14745498 . S2CID   4411482 .
  12. ^ Орт, Дональд Р., изд. (1996). Кислородный фотосинтез: световые реакции . Дордрехт [ua]: Клювер Акад. Опубл. ISBN  978-0-7923-3683-9 .
  13. ^ Болдуин, Майкл Дж.; Закон, Нил А.; Стеммлер, Тимоти Л.; Кампф, Джефф В.; Пеннер-Хан, Джеймс Э .; Пекораро, Винсент Л. (октябрь 1999 г.). «Реакционная способность [{Mn (salpn)} (μ-O,μ-OCH)] и [{Mn (salpn)} (μ-O,μ-OH)]: эффекты лабильности протонов и водородных связей». Неорганическая химия . 38 (21): 4801–4809. дои : 10.1021/ic990346e . ПМИД   11671209 .
  14. ^ Перейти обратно: а б Болдуин, Майкл Дж.; Пекораро, Винсент Л. (январь 1996 г.). «Энергетика протон-связанного переноса электрона в системах высоковалентного Mn (μ-O): модели окисления воды кислородвыделяющим комплексом фотосистемы II». Журнал Американского химического общества . 118 (45): 11325–11326. дои : 10.1021/ja9626906 .
  15. ^ Кодл, М. Тайлер; Пекораро, Винсент Л. (апрель 1997 г.). «Термодинамическая жизнеспособность переноса атома водорода из воды, координированной в кислородвыделяющий комплекс фотосистемы II». Журнал Американского химического общества . 119 (14): 3415–3416. дои : 10.1021/ja9641158 .
  16. ^ Робсон, Роберт Л.; Иди, Роберт Р.; Ричардсон, Тоби Х.; Миллер, Ричард В.; Хокинс, Мари; Постгейт, Джон Р. (24 июля 1986 г.). «Альтернативная нитрогеназа Azotobacter chroococcum представляет собой фермент ванадия». Природа . 322 (6077): 388–390. Бибкод : 1986Natur.322..388R . дои : 10.1038/322388a0 . S2CID   4368841 .
  17. ^ Батлер, Элисон; Картер-Франклин, Джейм Н. (2004). «Роль ванадия бромпероксидазы в биосинтезе галогенированных морских природных продуктов». Отчеты о натуральных продуктах . 21 (1): 180–8. дои : 10.1039/b302337k . ПМИД   15039842 .
  18. ^ Хальберштам, М.; Коэн, Н.; Шлимович П.; Россетти, Л.; Шамун, Х. (1 мая 1996 г.). «Поральный прием сульфата ванадила улучшает чувствительность к инсулину при ИНСД, но не у пациентов с ожирением, не страдающих диабетом». Диабет . 45 (5): 659–666. дои : 10.2337/диабет.45.5.659 . ПМИД   8621019 .
  19. ^ Колпас, Джерард Дж.; Хамстра, Брент Дж.; Кампф, Джефф В.; Пекораро, Винсент Л. (январь 1996 г.). «Функциональные модели галогенопероксидазы ванадия: реакционная способность и механизм окисления галогенидов». Журнал Американского химического общества . 118 (14): 3469–3478. дои : 10.1021/ja953791r .
  20. ^ Шнайдер, Кертис Дж.; Пеннер-Хан, Джеймс Э .; Пекораро, Винсент Л. (март 2008 г.). «Выявление места протонирования пероксидных комплексов ванадия и значение биомиметического катализа». Журнал Американского химического общества . 130 (9): 2712–2713. дои : 10.1021/ja077404c . ПМИД   18266364 .
  21. ^ Адефрис, Адал. «Токсичность тяжелых металлов» . Медскейп . Проверено 28 ноября 2013 г.
  22. ^ Фаррер, Брайан Т.; МакКлюр, Крейг П.; Пеннер-Хан, Джеймс Э .; Пекораро, Винсент Л. (ноябрь 2000 г.). «Взаимодействие мышьяка (III)-цистеина стабилизирует трехспиральные пучки в водном растворе». Неорганическая химия . 39 (24): 5422–5423. дои : 10.1021/ic0010149 . ПМИД   11154553 .
  23. ^ Фаррер, Брайан Т.; Харрис, Нзинга П.; Балхус, Кристен Э.; Пекораро, Винсент Л. (декабрь 2001 г.). «Термодинамическая модель стабилизации тригонального тиолато ртути (II) в спроектированных трехнитевых спиральных катушках». Биохимия . 40 (48): 14696–14705. дои : 10.1021/bi015649a . ПМИД   11724584 .
  24. ^ Фаррер, БТ; Пекораро, В.Л. (27 января 2003 г.). «Связывание Hg (II) со слабо ассоциированной спиральной спиралью приводит к образованию закодированной металлопротеиновой складки: кинетический анализ» . Труды Национальной академии наук . 100 (7): 3760–3765. дои : 10.1073/pnas.0336055100 . ПМК   152995 . ПМИД   12552128 .
  25. ^ Мацапетакис, Манолис; Фаррер, Брайан Т.; Венг, Цу-Чиен; Хеммингсен, Ларс; Пеннер-Хан, Джеймс Э .; Пекораро, Винсент Л. (июль 2002 г.). «Сравнение связывания кадмия (II), ртути (II) и мышьяка (III) с пептидами, разработанными de Novo, TRI L12C и TRI L16C». Журнал Американского химического общества . 124 (27): 8042–8054. дои : 10.1021/ja017520u . ПМИД   12095348 .
  26. ^ Застроу, Мелисса Л. (2013). «Влияние расположения активного центра на каталитическую активность цинковых металлоферментов, разработанных де Ново» . Журнал Американского химического общества . 135 (15): 5895–5903. дои : 10.1021/ja401537t . ПМЦ   3667658 . ПМИД   23516959 .
  27. ^ Перейти обратно: а б Застроу, Мелисса Л.; Павлин, Анна Ф.А.; Стаки, Жанна А.; Пекораро, Винсент Л. (27 ноября 2011 г.). «Гидролитический катализ и структурная стабилизация созданного металлопротеина» . Природная химия . 4 (2): 118–123. дои : 10.1038/NCHEM.1201 . ПМК   3270697 . ПМИД   22270627 .
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Vincent_L._Pecoraro&oldid=1227720977"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: edf0fa5f26ac93ee6ad809c1ccd9a49c__1717753680
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/ed/9c/edf0fa5f26ac93ee6ad809c1ccd9a49c.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Vincent L. Pecoraro - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)