Smart tripodal metallopeptides  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
101541
Type K
Principal investigator Gajda, Tamás
Title in Hungarian Funkcionális tripodális metallopeptidek
Title in English Smart tripodal metallopeptides
Keywords in Hungarian biomimetikus enzim modellek, metallopeptidek,
Keywords in English biomimetic enzyme models, metallopeptides
Discipline
Physical Chemistry and Theoretical Chemistry (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Physical chemistry
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Department of Molecular and Analytical Chemistry (University of Szeged)
Participants Árus, Dávid
Jancsó, Attila
Kiss, Tamás
Matyuska, Ferenc
Starting date 2012-03-01
Closing date 2017-02-28
Funding (in million HUF) 22.011
FTE (full time equivalent) 10.62
state closed project
Summary in Hungarian
A natív enzimekhez hasonló aktivitással, szelektivitással, és működési mechanizmussal rendelkező kis molekulatömegű fémkomplexek kifejlesztése, mind elméleti mint gyakorlati felhasználás szempontjából, a modern bioszervetlen kémia egyik legfontosabb kutatási területe. Jelen pályázatban folytatni kívánjuk a korábbi, metallopeptidekre alapozott biomimetikus vizsgálatainkat, de egy új, még alig vizsgált vegyület típus, a tripodális peptidek felhasználásával, melyek lehetővé teszik szerkezetileg viszonylag merev (preorganizált, a metalloenzimek aktív centrumára jellemző) fémkötőhelyek kialakítását, valamint allosztérikus funkciók beépítését. A tripodális peptidek már önmagukban is merevebb elrendeződését biztosítják a fémkötő csoportoknak, ami allosztérikus fémkötőhely kialakításával tovább növelhető, így nagy affinitású fémkötőhely alakulhat ki már egyszerű imidazol és/vagy karboxilát csoportok révén is (e két donorcsoport rendkívül nagyszámú metalloenzim aktív centrumát építi fel). Bár még ezzel a tripodális ’állványzattal’ sem lehetséges az enzimek aktív centrumának bonyolultságát visszaadni, lehetőség nyílik néhány egyszerű allosztérikus funkció beépítésére (pl. proton-transzfer, szubsztrát kötőhely, az átmeneti állapot vagy a távozó csoport stabilizálása stb.) az oligopeptid ’lábak’ megfelelő funkcionalizálása révén.
Summary
The development of low molecular weight artificial enzymes operating by similar activity, selectivity and mechanism to native proteins, is one of the most important research directions of modern bioinorganic chemistry, both from theoretical and practical point of view. In the present proposal we intend to continue our work on biomimetic peptide derivatives bearing the natural metal binding sites, but using an improved scaffold allowing to create preorganized structures and to introduce allosteric modulations to the catalysts. To this end we will use a barely explored almost new class of compounds, the tripodal metallopeptide derivatives. The inherent preorganization of tripodal peptides, which can be further increase e.g. by allosteric metal ions, may provide high affinity metal binding sites using simple imidazole and/or carboxylate donors, widely used in nature to create active sites for metalloenzymes. Although, the complexity of enzyme active sites cannot be reproduced using the scaffold we proposed, it is possible to develop some simple enzyme-like allosteric features in addition to the metal ion catalysis, such as proton transfer, binding and proper orientation of the substrate, substrate activation, transition state stabilization, leaving group stabilization etc., by appropriate functionalization of the three oligopeptide legs.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A tripodális ligandumok donorcsoportjainak kedvező és preorganizált térbeli elrendeződése régóta felismert és használt tulajdonság különböző célú fémkötő ligandumok kifejlesztésére. Erre döntően 3/4-fogú tripodális ligandumokat szokás használni, mint pl. a cisz,cisz-1,3,5-triaminociklohexán (tach), trisz(2-aminoetil)amin (tren) vagy nitrilo-triecetsav (nta). Munkánk során ezen tripodális platformok egyszeresen ill. háromszorosan szubsztituált származékait állítottuk elő. A lábak megfelelő derivatizálása révén változtatható a fémion sztérikus környezete, ligandum donorcsoportjainak száma/minősége, vagy újabb fémion(ok) megkötése válik lehetővé, ami a fémionok kooperációját eredményezheti egy adott katalitikus ciklusban. Fentieknek megfelelően az előállított ligandumaink hatékony fémkelátoroknak vagy mesterséges enzimeknek bizonyultak, de szupramolekuáris vagy MOF (metal-organic frameworks) szerkezetek is kialakíthatóak általuk. Munkánk rámutatott arra, hogy egyszerű tripodális platformok (tren, tach, nta) megfelelő funkcionalizálása lehetőséget teremt a koordinációs kémiai sajátságok, a képződő komplexek összetételének, szerkezetének, stabilitásának finomhangolására. Ezek ugyanakkor alapvetően meghatározzák a komplexek katalitikus sajátságait, így tervezhetővé válnak olyan enzimszerű tulajdonságok, mint a katalitikus aktivitás pH-függése, a katalitikus fémion megkötődésének alloszterikus kontrollja, vagy a fémionok kooperációja.
Results in English
The favourable and preorganized spatial distribution of donor atoms in tripodal ligands has been long time recognised and applied to develop metal ion chelators for a variety of purposes. The majority of these studies deal with tri- or tetradentate tripodal ligands, such as tris-(2-aminoethyl)amine (tren), nitrilotriacetic acid (nta), or cis,cis-1,3,5-triaminocyclo-hexane (tach). During our work we prepared mono- and trisubstituted derivatives of these tripodal platforms. Such modifications may provide additional donor site(s), may influence the steric environment around the metal centre or may help to introduce further metal binding site(s) in order to induce metal-metal cooperation during the catalytic cycle. Accordingly, these polydentate tripodal ligands are proved to be efficient metal sequestering agents, artificial enzymes or versatile building blocks for supramolecular assemblies and metal-organic frameworks. Our work pointed out that by adequate choice and substitution of the tripodal platforms (tren, tach, nta) it is possible to fine-tune the coordination chemical properties of their metal complexes, such as structure, stability, redox properties, but also some important enzyme like features, such as activity and its pH-profile, and even a new binding site for the catalytic metal ion can be created under allosteric controll.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=101541
Decision
Yes





 

List of publications

  
A. Szorcsik, F. Matyuska, A. Bényei, N.V. Nagy, R.K. Szilágyi, T. Gajda: ’A novel 1,3,5-triaminocyclohexane-based tripodal ligand forms a unique tetra(pyrazolate)-bridged tricopper(II) core: solution equilibrium, structure and catecholase activity, Dalton Trans., 2016, 45, 14998-15012, 2016
Á. Dancs, N. May, K. Selmeczi, Zs. Darula, A. Szorcsik, F. Matyuska, T. Páli, T. Gajda,: Tuning the coordination properties of multi-histidine peptides by using a tripodal scaffold: solution chemical study and catechol oxidase mimicking, New J. Chem., 2017,41, 808-823., 2017
Tuomas A. Lönnberg,* Mia Helkearo, Attila Jancsó, Tamás Gajda*: Mimics of small ribozymes utilizing a supramolecular scaffold, Dalton Trans., 2012, 41, 3328, 2012
Tuomas A. Lönnberg,* Mia Helkearo, Attila Jancsó and Tamás Gajda*: Mimics of small ribozymes utilizing a supramolecular scaffold, 11th European Biological Inorganic Chemistry Conference, Granada, Spain, 12-16 Sptember, 2012, 2012
Árus D, Dancs Á, Nagy NV, Gajda T: A comparative study on the possible zinc binding sites of the human ZnT3 zinc transporter protein, DALTON TRANSACTIONS 42: pp. 12031-12040. (2013), 2013
Árus D, Nagy NV, Dancs Á, Jancsó A, Berkecz R, Gajda T: A minimalist chemical model of matrix metalloproteinases — Can small peptides mimic the more rigid metal binding sites of proteins?, JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY 126: pp. 61-69. (2013), 2013
Matyuska Ferenc, Nagy Nóra Veronika, Gajda Tamás: Egy TREN-alapú tripodális ligandum fémkomplexeinek vizsgálata, 47. Komplexkémiai Kollokvium Mátraháza 2013 máj. 29-31., 2013
Dancs Á., Nagy N. V., Árus D., Gajda T.: A tripodális peptidek egy "prototípusának" előállítása és fémkötő sajátságainak vizsgálata, 47. Komplexkémiai kollokvium, Mátraháza, 2013. május 29-31., 2013
Szorcsik Attila, Matyuska Ferenc, Gajda Tamás, Nagy Nóra Veronika: Triamino-ciklohexán alapú tripodális ligandumok előállítása és komplexeik vizsgálata, 47. Komplexkémiai kollokvium, Mátraháza, 2013. május 29-31., 2013
F. Matyuska, Á. Dancs, A. Szorcsik, N.V. Nagy, T. Gajda: Metal ion binding of some multidentate tripodal ligands, 24th International Conference on Coordination and Bioinorganic Chemistry, June 2-7, 2013, Smolenice, Slovakia, 2013
Ferenc Matyuska, Tamás Gajda, Nóra Nagy: Metal ion complexes of a TREN-based tripodal ligand, 16. International Conference on BioInorganic Chemistry, 2013. júl. 22-26., Grenoble, Franciaország, 2013
T. Gajda, Á. Dancs, N.V. Nagy, D. Árus: Metal ion binding of a tripodal peptide, XII International Symposium on Inorganic Biochemistry, Collaboration and Beyond 28 August - 1 September 2013 Wrocław, Poland, 2013
Szorcsik, Attila; Matyuska, Ferenc; Dancs, Ágnes; Gajda, Tamás: Metal ion binding of TACH-based multidentate tripodal ligands, J. Biol. Inorg. Chem. 19 (Suppl. 2) S856, 2014
Á. Dancs, N.V. Nagy, D. Árus, Zs. Darula, T. Gajda: Synthesis and characterisation of the metal binding properties of a tripodal peptide 'prototype', J. Biol. Inorg. Chem. 19 (Suppl. 2) S855, 2014
Tamás Gajda, Dávid Árus, Ágnes Dancs: NEW PUTATIVE HIGH AFFINITY ZINC BINDING SITE OF HUMAN ZNT3 PROTEIN, International Society of Zinc Biology 4th Meeting Abstract Book, 2014
Dancs Ágnes, Borsos Péter, May Nóra Veronika, Gajda Tamás: Hisztidint tartalmazó tripodális pszeudopeptidek fémkomplexei, Komplexkémiai Kollokvium 2015 . május 26 - 28, Siófok, 2015
Matyuska Ferenc , Traj Adrián, May Nóra Veronika, Gajda Tamás: Pirazol - szubsztituált TREN - származékok átmenetifém komplexei, Komplexkémiai Kollokvium 2015. május 26 - 28, Siófok, 2015
Tamás Gajda, Attila Szorcsik, Ferenc Matyuska, Attila Jancsó: Polidentate tripodal ligands for metalloenzyme mimicking, 13th International Symposium on Applied Bioinorganic Chemistry, Galway, 2015, 2015
Tamás Gajda, Ágnes Dancs, Ferenc Matyuska, Attila Szorcsik, Péter Borsos, Vanessza Dokonpil, Adrián Traj: Metal ion complexes of some tren- and tach-based tripodal ligands, International Symposium on Metal Complexes, Wrolaw, Poland, 2015
T. Gajda, Á. Dancs, A. Szorcsik, F. Matyuska, N. V. Nagy, A. Bényei: Tuning the metal binding properties by derivatization of tripodal platforms, 13th European Biological Inorganic Chemistry Conference, Budapest (Magyarország), 2016, 2016
Á. Dancs, K. Selmeczi, N. V. May, Zs. Darula, T. Gajda: Tuning the coordination properties of multi-histidine peptides by using a tripodal scaffold, 13th European Biological Inorganic Chemistry Conference, Budapest (Magyarország), 2016, 2016
A. Szorcsik, F. Matyuska, N. V. Nagy, T. Gajda: Transition metal complexes of TACH-based polydentate tripodal ligands, 13th European Biological Inorganic Chemistry Conference, Budapest (Magyarország), 2016, 2016
F. Matyuska, N. V. Nagy, A. Szorcsik, R. K. Szilágyi, T. Gajda: Transition metal complexes of pyridine-substituted TREN-based tripodal ligands, 13th European Biological Inorganic Chemistry Conference, Budapest (Magyarország), 2016, 2016




 

Events of the project

  
2014-04-23 14:43:49
Résztvevők változása



Back »