Deformylująca oksygenaza aldehydowa
| Oksygenaza aldehydowa (deformylująca) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktura deformylującej oksygenazy aldehydowej cyjanobakteryjnej P. marinus w konformacji aktywnej ()
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| nr WE | 4.1.99.5 | ||||||||
| Alt. nazwy | Dekarbonylaza aldehydowa | ||||||||
| Bazy danych | |||||||||
| IntEnz | Widok IntEnz | ||||||||
| BRENDA | Wpis BRENDY | ||||||||
| ExPASy | Widok NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Wpis KEGG | ||||||||
| MetaCyc | szlak metaboliczny | ||||||||
| PRYM | profil | ||||||||
| Struktury PDB | RCSB PDB PDBe PDB suma | ||||||||
| |||||||||
Deformylujące oksygenazy aldehydowe ( ADO ) ( EC 4.1.99.5 ) to rodzina enzymów , które katalizują utlenianie średnio - i długołańcuchowych aldehydów do alkanów poprzez usuwanie grupy karbonylowej w postaci mrówczanu .
- n -aldehyd + O 2 + 2 NADPH + H + → ( n -1)-alkan + mrówczan + H 2 O + 2 NADP +
Oksygenazy deformylujące aldehydy występują w sinicach jako część szlaku biosyntezy alkanów . Ich substratami są średnio- i długołańcuchowe aldehydy utworzone z acylo- ACP przez reduktazy acylo-ACP ( EC 1.2.1.80 ), zwykle o 16 i 18 atomach węgla, ale potencjalnie tak krótkie jak nonanal i dekanal . W porównaniu CO2 z innymi dekarbonylazami aldehydowymi, takimi jak dekarbonylaza aldehydowa owadzich lub roślinnych , ADO cyjanobakterii jest niezwykłe pod względem ewoluującego mrówczanu, a nie CO lub , i rezydowania w cytozolu . Jest również enzymatycznie niezwykłe w katalizowaniu formalnie hydrolitycznego i neutralnego pod względem redoks natlenienia substratu.
Struktura
Cyjanobakteryjne deformylujące oksygenazy aldehydowe są cytozolowymi niehemowymi oksygenazami di-żelazowymi , ale są znacznie mniejsze (29 kDa) niż inni członkowie rodziny i dzielą homologię sekwencji z reduktazami podobnymi do ferrytyny lub rybonukleotydami . Ogólna struktura to wiązka 8 alfa-helis koordynujących dwa centralne kofaktory żelaza poprzez histydynę , asparaginian i glutaminian . Kanały substratu leżą równolegle do helis i kończą się w środku di-żelaza.
Zaobserwowano zmiany konformacyjne podczas cyklu enzymatycznego Synechococcus elongates ADO (, , , ). Wiązanie substratu aldehydowego powoduje wyparcie dwóch koordynujących reszt na helisie 5 (Glu157 i His160), powodując rozwinięcie części helisy (reszty 144-150). Powstały otwór w powierzchni białka odsłania miejsce aktywne, ułatwiając wejście tlenu kosubstratu.
Podobną zmianę konformacyjną zaobserwowano dla Prochlorococcus marinus ADO (), w którym reszty 154-165 na helisie 5 są rozwijane w konformacji apoenzymu , aby ułatwić wejście metalu.
Mechanizm
Reakcja katalizowana przez ADO jest niezwykła, ponieważ jest reakcją utleniania, która powoduje formalną hydrolizę , a nie utlenianie substratu. Dokładny mechanizm nie jest w pełni poznany, a obecne zrozumienie opiera się na konsensusie między badaniami mechanistycznymi i porównaniem z podobnymi enzymami. Strukturalnie podobna jednostka R2 reduktazy rybonukleotydowej przebiega poprzez mechanizm rodnika tyrozylowego , ale homologiczna tyrozyna jest zastępowana przez fenyloalaninę w ADO.
Badania mechanistyczne sugerują, że wodór aldehydowy jest zatrzymywany w mrówczanie, wodór alkanowy pochodzi z rozpuszczalnika, a jeden tlen mrówczanowy pochodzi z O2 . Wstępnie przypuszcza się, że mechanizm przebiega w następujących krokach:
- Zredukowane di-żelazo koordynuje tlen, który utlenia żelazo i tworzy nadtlenek .
- Gatunek nadtlenku atakuje aldehyd.
- Przeniesienie elektronu połączone z rozszczepieniem gatunku perokso generuje rodnik hemi-acetalowy .
- Końcowe wiązanie CC rozszczepia się homolitycznie, tworząc rodnik alkilowy i uwalnia mrówczan.
- Rodnik alkilowy jest wygaszany przez końcowe przeniesienie elektronu.
- Dwa transfery elektronów przywracają di-żelazo w stanie zredukowanym i uwalniają cząsteczkę wody.
Zaobserwowano również niespecyficzne tworzenie alkoholi zamiast alkanów, co zamiast tego odpowiadałoby rozszczepieniu heterolitycznemu .
Kinetyka
Km 9 dla O2 wynosi 84 ± µM . Jednak obserwowany obrót katalityczny jest wyjątkowo nieefektywny, rzędu k cat = 1 min −1 , co stwarza możliwość, że obecne rozumienie roli funkcjonalnej, kofaktorów, a nawet substratów ADO jest nieprawidłowe. Wyrażany transgenetycznie ADO wydaje się być zależny od ferredoksyny - reduktazy ferredoksyny w dostarczaniu równoważników redukujących , ale endogenny system redukujący nie jest znany. Ponadto zaobserwowano również niezależną od tlenu deformylację aldehydu.
H 2 O 2 jest inhibitorem cADO, a białko fuzyjne ADO- katalaza wykazuje lepszą przemianę materii. Zaobserwowano również, że krótkołańcuchowe aldehydy są inhibitorami substratów.
