Добавить новость
ru24.net
News in English
Июль
2024
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31

Visualizing Short-Lived Intermediate Compounds Produced During Chemical Reactions Scientists investigate fast reaction dynamics in synthetic molecules immobilized in porous protein cages

0

Immobilizing small synthetic molecules inside protein crystals proves to be a promising avenue for studying intermediate compounds formed during chemical reactions, report scientists from Tokyo Tech. By integrating this method with time-resolved serial femtosecond crystallography, they successfully visualized reaction dynamics and rapid structural changes occurring within reaction centers immobilized inside protein crystals. This innovative strategy holds significant potential for the intelligent design of drugs, catalysts, and functional materials.

Visualizing the Formation of Transient Intermediates in Chemical Reactions

Most complex chemical reactions, whether synthetic or biological, do not involve a direct transformation of reactants into products. Instead, they often proceed through the formation of short-lived intermediate compounds that undergo further reactions until the final products are obtained. Understanding these stepwise processes in detail is crucial for advancements in fields such as energy generation, catalysis, and medicine.

However, visualizing short-lived intermediates in chemical reactions is quite challenging, especially if one needs to capture structural changes in a molecule at the atomic level. One cutting-edge method to achieve this is time-resolved serial femtosecond crystallography (TR-SFX). This technique involves shooting extremely fast electron laser pulses at crystalized molecular structures and capturing the ensuing diffraction patterns. These molecular structures are in various stages of a chemical reaction, allowing the reaction dynamics to be recorded. Despite its astonishing capabilities, the use of TR-SFX thus far has been mostly limited to biomacromolecules.

To extend the applications of this powerful technique and showcase its potential for other types of molecules, a research team from Japan, led by Professor Takafumi Ueno, decided to use it to analyze reactions in synthetic compounds. Using an innovative approach, they successfully captured the dynamics of carbon monoxide (CO) release from Mn(CO)3. Their study was published on June 29 in Nature Communications.

One significant limitation that the researchers had to overcome is the fact that TR-SFX works best with microcrystals, such as those formed by biomacromolecules. Additionally, although small molecules can form crystals suitable for TR-SFX, these crystals are generally tightly packed, leaving little room for reactions to occur.

To address these issues, the team developed an innovative strategy based around hen egg-white lysozyme (HEWL). This naturally occurring protein not only crystallizes into a nanoporous structure suitable for TR-SFX, but also contains His15 terminals that bind strongly to metals. The researchers took advantages of these properties to immobilize a light-sensitive Mn(CO)3-containing compound inside HEWL crystals. This setup provided a suitable environment for studying CO release reactions, which were triggered by shooting light pulses at the crystals at carefully controlled time intervals relative to the TR-SFX electron laser pulses.

Overall, this protocol proved highly promising for investigating the target reaction by analyzing changes in electron density maps obtained via TR-SFX. "After CO release, Mn centers typically undergo dimerization, aerial oxidation or precipitation in solution, which complicates mechanistic investigations. In our work, by isolating the Mn reaction centers in a restricted protein environment, we enabled a detailed experimental analysis of the intermediates generated during the progression of the reaction," explains Ueno.

Worth noting, the experimental results were in excellent agreement with quantum mechanical calculations, validating the proposed strategy. "We have established that, by using protein crystals as a matrix, the reactions of synthetic metal complex can be studied, including the determination of any intermediate structures," concludes Ueno, "This advancement holds the potential to facilitate the design of artificial metalloenzymes with precise mechanisms, empowering the design, control, and development of innovative reactions."

In conclusion, the method developed in this work provides an avenue for the smart design of new drugs, catalysts, and enzymatic systems involving non-biological components. Let us hope this new tool pushes many applied fields further towards next-generation technologies!

Reference

Authors :
Basudev Maity1*, Mitsuo Shoji2*, Fangjia Luo3, Takanori Nakane4, Satoshi Abe1, Shigeki Owada3,5, Jungmin Kang5, Kensuke Tono3,5, Rie Tanaka5,6, Thuc Toan Pham1, Mariko Kojima1, Yuki Hishikawa1, Junko Tanaka1, Jiaxin Tian1, Hiroki Noya1, Yuto Nakasuji1, Asuka Asanuma1, Xinchen Yao1, So Iwata5,6, Yasuteru Shigeta2, Eriko Nango5,7*, and Takafumi Ueno1,8*
Title :
Real-time observation of a metal complex-driven reaction intermediate using a porous protein crystal and serial femtosecond crystallography
Journal :
Nature Communications
DOI :
Affiliations :
1School of Life Science and Technology, Tokyo Institute of Technology, Japan
2Center for Computational Sciences, University of Tsukuba, Japan
3JASRI, Japan
4Institute of protein research, Osaka University, Japan
5RIKEN SPring-8 Center, Japan
6Department of Cell Biology, Graduate School of Medicine, Kyoto University, Japan
7Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University, Japan
8Living Systems Materialogy (LiSM) Research Group, International Research Frontiers Initiative (IRFI), Tokyo Institute of Technology, Japan

* Corresponding author's email: tueno@bio.titech.ac.jp

School of Life Science and Technology

School of Life Science and Technology
—Unravel the Complex and Diverse Phenomena of Life—

Information on School of Life Science and Technology inaugurated in April 2016

School of Life Science and Technology

Schools, Departments, and Institute for Liberal Artsouter

Further Information

Professor Takafumi Ueno

- School of Life Science and Technology, Tokyo Institute of Technology

- Research Center for Autonomous Systems Materialogy (ASMat), Institute of Innovative Research (IIR), Tokyo Institute of Technology

Email tueno@bio.titech.ac.jp
Tel +81-45-924-5844

Contact

Public Relations Division, Tokyo Institute of Technology

Email media@jim.titech.ac.jp
Tel +81-3-5734-2975




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Финалист шоу “Голос” Сергей Арутюнов остался без голоса. Артист находится в больнице, состояние тяжёлое.

РОССИЯ ПРОВЕРИТ ЦРУ И СЕКРЕТНУЮ СЛУЖБУ США?!

"Матрица" от ShantiOlga активирует изобилие

Студия звукозаписи в Москве. Студия звукозаписи цена.


Финалист шоу “Голос” Сергей Арутюнов остался без голоса. Артист находится в больнице, состояние тяжёлое.

Итоги конкурса моделей «Best Model Russia 2024»

"Матрица" от ShantiOlga активирует изобилие

Самый высокий объем рынка радиорекламы за последние 10 лет: итоги минувшего года, динамика и прогнозы в новом Рекламном ежегоднике


Warner will not be considered for 2025 Champions Trophy: Bailey

‘He walked just fine’: Pros react to Abdul Razak Alhassan vs. Cody Brundage ending in controversial no-contest

See the $10M New Orleans mansion with a grisly past that lured a potential new buyer in less than a day

UFC Denver video: Abdul Razak Alhassan vs. Cody Brundage ends in no-contest after illegal blows


Структуры Минздрава перешли на офисный пакет AlterOffice

Заведующий рефракционным отделением клиники микрохирургии глаза АйМед Кирилл Светлаков: как снизить нагрузку на глаза при работе с гаджетами

На выходных на Орловской трассе в ДТП пострадал ребенок

Маэстро.


How well does XCOM: Enemy Within hold up today?

Yesterday I ignored 10 tornado warnings to finish a Destiny 2 raid, didn't get the exotic drop, and disappointed my fiancée. Is there some sort of lesson here?

CD Projekt's Pawel Sasko tells the inspiring tale of how an Estonian beet farmer in Australia became a senior quest designer on The Witcher 4

I didn't expect my favorite cozy MMO to do a crossover with a Finnish children's series



Судебный процесс над экс-сенатором Сабадашем перенесли из Петербурга в Москву

Агент по организации ПРОДАЖИ КНИГИ в книготорговых организациях.

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: За полгода 14,9 тысячи жителей Московского региона оформили страховую пенсию в автоматическом режиме на портале госуслуг

Заводы АО "Желдорреммаш" выбирают лучших в своей профессии




Московская международная книжная ярмарка пройдет 4–8 сентября в Москве

"Матрица" от ShantiOlga активирует изобилие

Вильфанд заявил, что "египетские ночи" отступят после 18 июля

РОССИЯ ПРОВЕРИТ ЦРУ И СЕКРЕТНУЮ СЛУЖБУ США?!


Мужчина домогался девятилетней девочки у фонтана в центре Москвы

На фестивале анимационного кино «КАРАКУЗ» покажут мультсериалы «ЯРКО»

Масштабный исторический фестиваль пройдет в Музее «Г.О.Р.А.» 

Фильм «Солдат Иван Бровкин» покажут в музее «Артишок» в Химках


Карлос Алькарас за день до финала Уимблдона играл в гольф

Алькарас – четвертый теннисист, который дважды обыграл Джоковича в финале «Большого шлема»

Олимпиаду в Париже не покажут по ТВ в России

Алькарас уверенно переиграл Джоковича и выиграл Уимблдон


Завершился проходивший через Смоленск бронепробег «Дорога мужества»

Московские власти запустили акцию для помощи пострадавшим от домашнего насилия

«Известия»: московские ученые создали новаторскую методику для изучения древней ДНК

Извинений недостаточно: в России призвали наказать дагестанского блогера за растоптанный крест


Музыкальные новости

SHAMAN посетил концерт Лепса в компании любимой жены

Аранжировка Песен. Аранжировка музыки. Создание аранжировок.

У Тимати угнали дорогую машину

16-летний москвич Илья Понти удостоен гран-при Международного конкурса юных вокалистов Елены Образцовой



Агент по организации ПРОДАЖИ КНИГИ в книготорговых организациях.

В Подмосковье подвели промежуточные итоги президентских программ

Заводы АО "Желдорреммаш" выбирают лучших в своей профессии

Общество: Скоростное движение в обход Твери и Тольятти укрепит экономику и логистику России


Опубликован рейтинг упоминаемости губернаторов в Telegram каналах за июнь 2024 года

"Леонардо Ди Каприо" станет гостем Шукшинского кинофестиваля на Алтае

Общество: Скоростное движение в обход Твери и Тольятти укрепит экономику и логистику России

Создание Афиши Выступления или Концерта, Мероприятия, События.


СК РФ: число отравившихся шаурмой на севере Москвы выросло до 17

Общество: Скоростное движение в обход Твери и Тольятти укрепит экономику и логистику России

В Москве нельзя ездить пьяным на электросамокате - заставят бесплатно работать

Митрополит Иларион назвал обвинения в домогательствах попыткой состричь деньги


Названа стоимость проезда из Москвы в Петербург по М-11

Воронежские выпускники «Школы мэров» разработали системные проекты по улучшению качества жизни в муниципалитетах

Путин открыл последний участок трассы из Москвы в Санкт-Петербург

Представители муниципалитетов Псковской области окончили федеральную «Школу мэров»


Число заболевших коронавирусом в России увеличилась на 3,1 процента




Случайно упал, сломал рёбра. Врачи две недели пытались спасти экс-главреда "Ведомостей"

Больницу в Люберцах проверят после заявлений об отсутствии лекарств

Врач дерматолог-косметолог Мадина Байрамукова: как уберечь себя от укусов комаров и ос

Сервис SMS-оповещений из реанимации стал доступен в 19 московских больницах


Сам придумал наступление, сам отразил: пресс-конференция Зеленского превратилась в сеанс одновременного вранья, шантажа и гипноза

Зеленский намерен отобрать государственные награды у Азарова, Табачника, Ефремова. Напуганный Бойко - за

Зеленский поставил крест на последней надежде Киева: попытки Рады развернуть соратника Трампа в свою сторону обречены на провал

МИД РФ: Вашингтон дал Киеву карт-бланш на удары по российской территории


Росгвардия обеспечила безопасность на футбольном матче в Москве

Тульские спортсмены завоевали медали Кубка России по плаванию

Многодетные мамы, олимпийская чемпионка и мастер кунг-фу: новые герои на «Пути чемпиона»

Трусова и Игнатов сыграют свадьбу 17 августа


Будем дипломатичными, пока сапог не ступит на нашу землю — Лукашенко

Лукашенко: Минск нацелен решать проблемы с соседями дипломатией, а не войной

Минск предлагает урегулировать отношения с Варшавой и Вильнюсом, но не видит ответных шагов

В Минске прошла рабочая встреча Александра Лукашенко и Олега Кожемяко



Собянин рассказал, как провести летние каникулы в Москве

Собянин: Коммунарка стала большим и современным районом столицы

Сергей Собянин рассказал о развитии производства промоборудования в Москве

Собянин рассказал о завершающем этапе строительства Южной рокады


В Москве и Подмосковье на треть увеличен темп строительства фиксированной сети

Карта дня: как изменится климат вашего города через 60 лет

В Москве построят еще 200 зарядных станций для электромобилей

Сертификаты Wildberries в подписке от Инго Экосистемы


Военный штурман из Чебоксар собрал двухместный трехколесный электросамокат и призвал власти и горожан к диалогу

Стартовал набор в волонтерский корпус «Территории будущего. Москва 2030» — Сергунина

Московские власти запустили акцию для помощи пострадавшим от домашнего насилия

Цены на нефть коррекционно растут на данных о снижении запасов сырой нефти в США


ТСД SAOTRON RT41 GUN: практичный, производительный, надёжный

Дни рождения

Многолетнюю мерзлоту будут изучать в Амурской области

Гребцы Архангельской области выступают на Всероссийских соревнованиях


«Падает цена там, где она уже перегрета». В Симферополе цена на квартиры-малютки снизилась, в Севастополе — стабильно высокая

Дорогу, в провале которой в 2014 году погибли 6 человек, снова закрыли

Люди в тюрьмах на жару в Крыму не жалуются

Круиз-викторина "Твоей истории негромкой мне дорог каждый уголок"


Сертификаты Wildberries в подписке от Инго Экосистемы

Многодетные мамы, олимпийская чемпионка и мастер кунг-фу: новые герои на «Пути чемпиона»

Масштабный исторический фестиваль пройдет в Музее «Г.О.Р.А.» 

В Москве задержали написавшую "ГУР" на Красной площади пенсионерку












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
Александр Зверев

Теннисист Александр Зверев может понести флаг Германии на открытии Олимпиады в Париже






На фестивале анимационного кино «КАРАКУЗ» покажут мультсериалы «ЯРКО»

Более 380 миллионов рублей выплатили инвалидам Подмосковья с начала года

Многодетные мамы, олимпийская чемпионка и мастер кунг-фу: новые герои на «Пути чемпиона»

Всё решится очень скоро: Хазин предрёк неожиданный шаг Путина