Dehalogenaza halohydrynowa
Dehalogenaza halohydrynowa jest enzymem biorącym udział w bakteryjnej degradacji sąsiednich halohydryn . U kilku gatunków bakterii katalizuje dehalogenację halohydryn w celu wytworzenia odpowiednich epoksydów. Różne izoformy enzymu należą do jednej z trzech grup, A, B lub C. Halogenazy z tej samej klasy są genetycznie podobne, ale znacznie różnią się od halogenaz z innej grupy. Obecnie najlepiej zbadaną izoformą jest HheC, która jest oczyszczana z gatunku bakterii Agrobacterium radiobacter . Zdolność do dehalogenowania związków organicznych, a także tworzenia enancjomerycznie selektywnych epoksydów wzbudziła zainteresowanie potencjałem tego enzymu w dziedzinie biochemii.
Struktura
Obecnie z trzech znanych klas dehalogenaz halohydrynowych tylko dwie zostały opisane w badaniach krystalografii rentgenowskiej. Jednak obie te klasy mają podobną budowę, którą można opisać następująco(1): dehalogenaza halohydrynowa ma strukturę tetrameru o symetrii charakterystycznej dla dimeru dimerów. Każda podjednostka monomeryczna składa się z siedmiu helis alfa i dziewięciu arkuszy beta. Te monomery oddziałują poprzez dwie najdłuższe helisy alfa, tworząc wiązkę alfa-helikalną, tworząc dimer. Ostateczna struktura czwartorzędowa powstaje, gdy dwa dimery oddziałują poprzez inny zestaw helis alfa i antyrównoległych arkuszy beta; Uważa się, że interakcje między arkuszami beta są połączeniem przyciągania hydrofobowego i elektrostatycznego.
Na podjednostkę monomeru przypada w przybliżeniu jedno miejsce katalityczne, co daje w sumie cztery możliwe miejsca katalityczne w tetramerze enzymatycznym. Miejsce aktywne składa się z triady katalitycznej Ser132-Tyr145-Arg149. Reszty seryny i tyrozyny stabilizują substrat i jego związek pośredni, podczas gdy arginina zmienia pKa Tyr145, czyniąc go aktywnym katalitycznie.
Mechanizm
Dehalogenazy halohydrynowe mechanicznie rozszczepiają wiązanie węgiel-halogen poprzez tworzenie epoksydu z sąsiadującej grupy hydroksylowej. Substrat wiąże się z miejscem aktywnym poprzez wiązanie wodorowe koordynowane przez Ser132 i zdeprotonowaną formę Tyr145. Brak deprotonowania Tyr145 przez resztę Arg149 powoduje destabilizację interakcji między enzymem a substratem, co skutkuje zmniejszoną aktywnością biologiczną. Tlen w Tyr145 deprotonuje grupę hydroksylową substratu. Zdeprotonowany tlen działa następnie jako nukleofil i przeprowadza reakcję Sn2 na sąsiednim węglu, który jest związany z halogenem; uwalnia to jon halogenowy i jednocześnie tworzy epoksyd. Dehalogenazy są również w stanie katalizować otwarcie pierścienia epoksydu. Miejsce aktywne jest wystarczająco duże, aby pomieścić nukleofil, który może przeprowadzić atak nukleofilowy na epoksyd, otwierając pierścień epoksydowy i dodając nową grupę funkcyjną do podłoża.
Jeśli chodzi o geometrię produktu, dehalogenazy zarówno klasy A, jak i B mają niską selektywną preferencję dla izomeru (S)-epoksydu. Jednak preferencja tworzenia izomeru (R)-epoksydu katalizowanego przez enzymy klasy C, zwłaszcza HHeC, jest wysoka. Jedno z badań donosi, że HHeC katalizował (R) - epoksyd do 99% nadmiaru enancjomerycznego. Jednak technologia oczyszczania tego enzymu i wykorzystywania go na skalę przemysłową nie została jeszcze zoptymalizowana.
Linki zewnętrzne
- halohydryna + dehalogenaza w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
