The structural basis for pyrophosphatase catalysis

AbstractBackground Soluble inorganic pyrophosphatase (PPase), an essential enzyme central to phosphorus metabolism, catalyzes the hydrolysis of the phosphoanhydride bond in inorganic pyrophosphate. Catalysis requires divalent metal ions which affect the apparent pKas of the essential general acid and base on the enzyme, and the pKa of the substrate. Three to five metal ions are required for maximal activity, depending on pH and enzyme source. A detailed understanding of catalysis would aid both in understanding the nature of biological mechanisms of phosphoryl transfer, and in understanding the role of divalent cations. Without a high-resolution complex structure such a model has previously been unobtainable.Results We report the first two high-resolution structures of yeast PPase, at 2.2 and 2.0 å resolution with R factors of around 17%. One structure contains the two activating metal ions; the other, the product (MnPi)2 as well. The latter structure shows an extensive network of hydrogen bond and metal ion interactions that account for virtually every lone pair on the product phosphates. It also contains a water molecule/hydroxide ion bridging two metal ions and, uniquely, a phosphate bound to four Mn2+ ions.Conclusions Our structure-based model of the PPase mechanism posits that the nucleophile is the hydroxide ion mentioned above. This aspect of the mechanism is formally analogous to the ‘two-metal ion’ mechanism of alkaline phosphatase, exonucleases and polymerases. A third metal ion coordinates another water molecule that is probably the required general acid. Extensive Lewis acid coordination and hydrogen bonds provide charge shielding of the electrophile and lower the pKa of the leaving group. This ‘three-metal ion’ mechanism is in detail different from that of other phosphoryl transfer enzymes, presumably reflecting how ancient the reaction is

Metsät ilmastosopimuksessa ja Kioton pöytäkirjassa

Ilmakehän kasvihuonekaasupitoisuus kasvaa. Merkittävin ihmisen toiminnasta aiheutuva kasvihuonekaasu on hiilidioksidi. Muita merkittäviä kasvihuonekaasuja ovat metaani ja dityppioksidi. Metsällä on merkittävä rooli hiilidioksidin sitojana ja hiilen varastona. Kasvillisuuteen sitoutunut hiilivarasto on likimain yhtä suuri kuin ilmakehän hiilimäärä. Maapallon metsien yhteyttämistoiminta sitoo ilmakehästä vuosittain suuren määrän hiiltä ja osa tästä varastoituu puuaineeksi ja siten kasvattaa puuston hiilivarastoa. Nielulla tarkoitetaan juuri tätä prosessia, jossa kasvihuonekaasu sitoutuu ja varastoituu kasvillisuuteen tai maaperään. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kehitykseen voidaan metsäsektorin toimenpitein vaikuttaa periaatteessa kolmella eri tavalla: (i) suojelemalla ja lisäämällä olemassa olevia hiilivarastoja ja nieluja, (ii) perustamalla uusia hiilivarastoja ja nieluja sekä (iii) korvaamalla fossiilista energiaa, raaka-aineita ja tuotteita uusiutuvalla biomassalla. Vuonna 1992 Rio de Janeirossa, YK:n ympäristö- ja kehityskonferenssissa allekirjoitettiin ilmastosopimus, jonka tavoitteena on vakiinnuttaa ilmakehän kasvihuonekaasupitoisuus turvalliselle tasolle. Kioton pöytäkirjassa vuonna 1997 määriteltiin teollisuus- ja siirtymätalousmaille päästövähennys- ja rajoittamisvelvoitteet ensimmäiselle sitoumuskaudelle 2008-2012. EU:n sisäisen, vuonna 1998 sovitun, taakanjaon mukaan Suomen tulee rajoittaa päästönsä vuoden 1990 tasolle. Kioton pöytäkirjaan on sisällytetty nielut rajoitetussa määrin. Pöytäkirjan mukainen nielu lasketaan metsien hiilivaraston muutoksena. Kioton pöytäkirjan artikloissa 3.3 (metsitys ja metsien hävittäminen), 3.4 (erikseen sovittavat metsiä koskevat lisätoimet) sekä myös artiklassa 3.7 rajataan tarkastelutapaa ja viitataan nielulaskentaan, mutta nieluihin liittyvistä määritelmistä ja laskentatavoista ei ole vielä sovittu kansainvälisesti. Nielut liittyvät myös Kioton pöytäkirjan joustomekanismeihin. Kioton pöytäkirjassa on sovittu tietyistä periaatteista, kuten että hyvitettävän nielun tulee olla ihmistoiminnasta aiheutunutta ja että sen tulee olla todennettavissa. Tulevien päätösten tueksi Hallitustenvälinen ilmastopaneli (IPCC) valmistelee maankäyttöä, maankäytön muutosta ja metsätaloutta koskevan erikoisraportin. Lisäksi valtioiden tulee toimittaa maakohtaisia tietoja tulevien päätösten tueksi. Työryhmä katsoo, että ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi ensisijainen tehtävä on fossiilisten polttoaineiden käytöstä aiheutuvien päästöjen vähentäminen. Nielujen ylläpitäminen ja vahvistaminen sekä uudistuvien luonnonvarojen käytön kehittäminen ovat päästöjen vähentämisen tukena. Maa- ja metsätalousministeriön vuonna 1998 asettaman työryhmän tavoitteena on ollut tarkastella ilmastosopimuksen ja Kioton pöytäkirjan vaikutuksia metsä- ja maatalouden näkökulmasta. Raportissa esitetään arvioita nielujen erilaisista vaikutuksista maallemme sekä tarkastellaan erilliskysymyksiä kuten inventointi- ja raportointikäytäntöjen kehittämistä, metsätuotteiden hiilisisällön huomioonottamista, bioenergian käytön lisäämistä ja liittymäkohtia maatalouteen. Työryhmän esittämät johtopäätökset ja ehdotukset tukevat ilmastosopimuksen toimeenpanon ja jatkoneuvotteluiden metsiä sivuavien kantojen valmistelua sekä kansallisella että kansainvälisellä tasolla

Seurantakäsikirja Suomen merenhoitosuunnitelman seurantaohjelmaan vuosille 2020–2026

Tämä merenhoidon seurantakäsikirja käsittää merenhoitosuunnitelman seurantaohjelman kuvauksen kokonaisuudessaan. Se päivittää vuoden 2014–2020 seurantaohjelman ja sitä sovelletaan vuoden 2020 heinäkuusta vuoden 2026 heinäkuuhun. Seurantaohjelma on osa merenhoidon suunnittelua, jota tehdään vesienhoidon ja merenhoidon järjestämisestä annetun lain (272/2011) ja merenhoidon järjestämisestä annetun valtioneuvoston asetuksen (980/2011) toteuttamiseksi. Tämä laki ja asetus on annettu meristrategiadirektiivin (Euroopan parlamentin ja neuvoston direktiivi 2008/56/EY yhteisön meriympäristöpolitiikan puitteista) kansallista toimeenpanoa varten. Suomessa meristrategiadirektiivin mukaista meristrategiaa kutsutaan merenhoitosuunnitelmaksi. Suomen seurantaohjelma koostuu 13:sta ohjelmasta, joiden alla on yhteensä 44 alaohjelmaa. Tähän päivitettyyn seurantaohjelmaan lisättiin kuusi uutta alaohjelmaa ja useita alaohjelmia muokattiin joko muuttuneiden vaatimusten, kehittyneempien menetelmien tai muuttuneen toimintaympäristön takia. Merenhoidon uusia vaatimuksia ovat meristrategiadirektiivin liitteen 3 päivitys (EU/2017/845), Euroopan komission päätös EU/2017/848 merivesien hyvän ekologisen tilan vertailuperusteista ja menetelmästandardeista sekä seurantaa ja arviointia varten tarkoitetut täsmennykset standardoiduista menetelmistä. Seurantakäsikirja koostuu kolmesta osasta: seurantaohjelman tausta, varsinainen seurantaohjelma, ja kolmas osa, joka käsittelee seurannan kehitystarpeita, kustannuksia ja riittävyyttä. Seurantaohjelma kattaa ekosysteemilähestymistavan mukaisesti erilaisia muuttujia, jotka kuvaavat toisaalta veden ominaisuuksia ja laatua ja toisaalta ekosysteemin osia ja niiden tilaa sekä niihin kohdistuvia ihmisestä johtuvia paineita. Seurannan alaohjelmissa on kuvattu mitattavat meriympäristön ominaisuudet tai paineet, niiden seurantatiheys, indikaattorit, joihin seurantatietoa käytetään, seurannalla kootun tiedon hallinta ja yhteydet meristrategiadirektiivin hyvän tilan laadullisiin kuvaajiin ja kriteereihin

Of barn owls and bankers: A lush variety of a/b hydrolases

α/β Hydrolase fold proteins are an important, diverse, widespread group of enzymes not yet fully exploited by structural biologists. We describe the current state of knowledge of this family, and suggest a smaller definition of the required core and so

Climate warming and pikeperch year-class catches in the Baltic Sea

Climate change scenarios concerning the Baltic Sea predict increase in surface water temperatures. Pikeperch (Sander lucioperca (L.)) inhabits the coastal areas of the northern Baltic Sea and is an important fish species for the Finnish fisheries. The year-class strength of pikeperch varies strongly between years and significantly depends on water temperature. We aimed to study the effects of changing temperature conditions on pikeperch fisheries and distribution based on commercial catch data from the period 1980–2008 in the Finnish coastal areas of the Baltic Sea. The results indicated that warmer summers will produce stronger pikeperch year-classes that consequently contribute significantly to the future catches. The average temperature in June–July explained 40% of the variation in the year-class catches in the Gulf of Finland and 73% in July–August in the Archipelago Sea. During the study period, the distribution of pikeperch catches expanded toward north along the coasts of the Bothnian Sea