Investigation of the autocatalytic enzyme reaction of hydrogenase  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
49276
Type K
Principal investigator Bagyinka, Csaba
Title in Hungarian A hidrogenáz autokatalitikus enzimreakciójának tanulmányozása
Title in English Investigation of the autocatalytic enzyme reaction of hydrogenase
Panel Chemistry 1
Department or equivalent Institute of Biophysics (HUN-REN Biological Research Centre Szeged)
Participants Horváth, Dezső
Mamede Branca, Rui Miguel
Osz, Judit
Pankotai-Bodó, Gabriella
Tóth, Ágota
Starting date 2005-01-01
Closing date 2009-12-31
Funding (in million HUF) 7.812
FTE (full time equivalent) 17.70
state closed project





 

Final report

  
Results in Hungarian
Kimutattuk, hogy a hidrogenáz enzimreakcióban legalább egy autokatalitikus lépés található, az autokatalizátor egy enzim forma mely egy másik enzimformával hat kölcsön. Az autokatalizátor kölcsönhat az oxidált elektron akceptorral is tehát egy olyan enzimforma, melynek a disztális vas-kén kockája redukált állapotban van. Elméleti modellt fejlesztettük, mely mindezeket a kísérleti jelenségeket megmagyarázza. Kimutattuk, hogy a Hofmeister sók hatással vannak a hidrogenáz enzimreakcióra. Kozmotropikus sók a reakciót nem befolyásolják, nagy koncentrációjú kaotropikus sók igen. CD méréseket végeztünk hidrogenázokon és citokróm c4-en, hogy a hőmérséklet és sók hatására bekövetkező szerkezetváltozásokat vizsgáljuk. A citokróm c4 fehérjét sikeresen kristályosítottuk. Kimutattuk, hogy szubsztrát limitált körülmények között a hidrogenáz reakció oszcillál. Kísérleti eredményeinkből 6 publikáció született. Ezek összesített impakt faktora 21.86. 9 nemzetközi és 3 hazai konferencián tartottunk előadást. A pályázat három PhD dolgozatot eredményezett. Ősz Judit 2005-ben, Rui Miguel Mamede Branca 2008-ban, Pankotai-Bodó Gabriella pedig 2009-ben szerzett PhD fokozatot.
Results in English
We have demonstrated that the hydrogenase enzyme reaction incorporates at least one autocatalytic step. The autocatalyst is an enzyme form and during the autocatalytic reaction it interacts with another enzyme form. The autocatalyst interacts with the oxidized electron acceptor as well, acordingly it is an enzyme form where the distal FeS cluster is reduced. We have developed an enzyme kinetic model to explain the observed characteristics. The salts from Hofmeister series do also affect the hydrogenase reaction. Kozmotropic salts have no effect while chaotropic salts change the kinetic characteristics. We have performed CD experiments in order to investigate how the temperature and the Hofmeister salts induce structural changes on hydrogenase and cytochrome c4. We have successfully crystallized the cytochrome c4 protein. We have discovered that under substrate limited conditions the hydrogenase displays oscillatory behaviour. We have published six papers in international journals, the sum of their impacts is 21.86. We have contributed on nine international and three national conferences. The grant resulted three PhD thesises. Judit Ősz has got the PhD in 2005, Rui Mamede Branca in 2008 and Gabriella Pankotai-Bodó in 2009.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=49276
Decision
Yes





 

List of publications

  
J. Ősz, Cs. Bagyinka: An autocatalytic step in the reaction cycle of hydrogenase from Thiocapsa roseopersicina can explain the special characteristics of the enzyme reaction, Biophysical Journal 89 (2005)1984-1989, 2005
J. Ősz, G. Bodó, R.M.M. Branca, Cs. Bagyinka: Theoretical calculations on hydrogenase kinetics: explanation of the lag phase and the enzyme concentration dependence of the activity of hydrogenase uptake, Biophysical Journal 89 (2005)1957-1964, 2005
Gabriella Bodó , Rui M. M. Branca, Ágota Tóth, Dezső Horvaáth, and Csaba Bagyinka: Concentration-Dependent Front Velocity of the Autocatalytic Hydrogenase Reaction, Biophysical Journal, Volume 96 June 2009 4976–4983, 2009
I. Tomcová, R. M. M. Branca, G. Bodó, Cs. Bagyinka and I. Kutá Smatanová: Cross-crystallization method used for the crystallization and preliminary diffraction analysis of a novel di-haem cytochrome c4, Acta Cryst. F62, (2006) 820-824, 2006
Branca, R. M. M., Bodó, G., Bagyinka, Cs. and Prókai, L.: De novo sequencing of a 21-kDa cytochrome c4 from Thiocapsa roseopersicina by nanoelectrospray ionization ion-trap and Fourier-transform ion-cyclotron resonance mass spec, J. Mass Spectr. in press, 2007
Branca, R. M. M., Bodó, G., Várkonyi, Zs., Debreczeny, M., Ősz, J. and Bagyinka Cs.: Oxygen and temperature-dependent structural and redox changes in a novel cytochrome c4 from the purple sulfur photosynthetic bacterium Thiocapsa roseopersicina, Archives. Biochem. Biophys. 467 174–184., 2007
J. Ősz, G. Bodó, R.M.M. Branca, Cs. Bagyinka: The autocatalytic reaction of hydrogenase enzyme, FEBS Journal 272 Suppl. 1, 2005
Pankotai-Bodo G, Mamede-Branca RM, Bagyinka, C, Toth A, Horvath D: Autocatalytic reaction of hydrogenase from Thiocapsa roseopersicina, FEBS Journal 275 Suppl. 1 204. oldal, 2008
Bagyinka, C,: The autocatalytic reaction cycle of hydrogenase: Evidences, models, and possible physiological importance, Second European Science Foundation Conference on Functional Dynamics, 2008
Bagyinka, C,: The autocatalytic reaction cycle of hydrogenase: evidences, models and possible physiological importance, Gordon Conference, 2008
C. Bagyinka: How does the hydrogenase work?, Regional Biophysics Conference, 21st – 25th August 2007, Balatonfüred, Hungary, (Editors: L. Zimányi, Z. Kóta and B. Szalontai) p. 48., 2007
Bodó G., Branca R.M.M., Tóth Á., Horváth D., Bagyinka Cs.: Searching the autocatalyst in hydrogenase reaction, Regional Biophysics Conference, 21st – 25th August 2007, Balatonfüred, Hungary, (Editors: L. Zimányi, Z. Kóta and B. Szalontai) p. 48., 2007
Bodó G., Branca R.M.M., and Bagyinka Cs.: Effects of different salts on the catalytic activity and structure of membrane bound hydrogenase from purple photosynthetic bacteria Thiocapsa roseopersicina, Regional Biophysics Conference, 21st – 25th August 2007, Balatonfüred, Hungary, (Editors: L. Zimányi, Z. Kóta and B. Szalontai) p. 82., 2007
Branca R.M.M., Bodó G., Bagyinka Cs., and L. Prókai: De Novo sequencing of a 21-kDa Cytochrome c4 from Thiocapsa roseopersicina by Nano-ESI Ion Trap and FT-ICR Mass Spectrometry, Regional Biophysics Conference, 21st – 25th August 2007, Balatonfüred, Hungary, (Editors: L. Zimányi, Z. Kóta and B. Szalontai) p. 74., 2007
R. M. M. Branca, G. Bodó, C. Bagyinka, L. Prokai: De novo sequencing of a 21-kDa cytochrome c4 from Thiocapsa roseopersicina by nano-ESI ion trap and FT-ICR mass spectrometry, 25th Informal Meeting on Mass Spectrometry (6th - 10th May, 2007, Nyíregyháza-Sóstó, Hungary), 2007
J. Ősz, G. Bodó, R.M.M. Branca, Cs. Bagyinka: A hidrogenáz reakció autokatalitikus működése, MBFT XXII. Vádorgyűlés, 2005 Debrecen, 45. oldal, 2005
Judit Ősz, G. Bodó, R. M. M. Branca, Cs. Bagyinka: How does the hydrogenase work?, MTA SZBK Straub Napok, 2006



Back »