Aldehyddeformylerande oxygenas
| Aldehyd oxygenas (deformylerande) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Struktur av P. marinus cyanobakteriellt aldehyd deformylerande oxygenas i den aktiva konformationen ()
| |||||||||
| Identifierare | |||||||||
| EG nr. | 4.1.99.5 | ||||||||
| Alt. namn | Aldehyddekarbonylas | ||||||||
| Databaser | |||||||||
| IntEnz | IntEnz-vy | ||||||||
| BRENDA | BRENDA inträde | ||||||||
| ExPASy | NiceZyme-vy | ||||||||
| KEGG | KEGG inträde | ||||||||
| MetaCyc | Metabolisk väg | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB- strukturer | RCSB PDB PDBe PDB summa | ||||||||
| |||||||||
Aldehyddeformylerande oxygenaser ( ADO ) ( EC 4.1.99.5 ) är en familj av enzymer som katalyserar syresättningen av medel- och långkedjiga aldehyder till alkaner via avlägsnande av en karbonylgrupp som formiat .
- n -aldehyd + O 2 + 2 NADPH + H + → ( n -1)-alkan + formiat + H 2 O + 2 NADP +
Aldehyddeformylerande oxygenaser finns i cyanobakterier som en del av alkanbiosyntesvägen . Deras substrat är medel- till långkedjiga aldehyder bildade av acyl- ACP av acyl-ACP- reduktaser ( EC 1.2.1.80 ), vanligtvis med 16 och 18 kol, men potentiellt så korta som nonanal och decanal . Jämfört med andra aldehyddekarbonylaser, såsom insekts- eller växtaldehyddekarbonylas , är cyanobakteriell ADO ovanlig när det gäller att utveckla formiat snarare än CO eller CO 2 och för att vistas i cytosolen . Det är också enzymatiskt ovanligt att katalysera en formellt hydrolytisk och redoxneutral syresättning av substratet.
Strukturera
Cyanobakteriella aldehyddeformylerande oxygenaser är cytosoliska icke -hemdi-järnoxygenaser , men är mycket mindre (29 kDa) än andra medlemmar av familjen och delar sekvenshomologi med ferritinliknande eller ribonukleotidreduktaser . Den övergripande strukturen är en bunt av 8 alfa-helixar som koordinerar två centrala järnkofaktorer via histidin , aspartat och glutamat . Substratkanalerna ligger parallellt med spiralerna och slutar vid di-järncentrum.
Konformationsförändringar under den enzymatiska cykeln av Synechococcus elongates ADO har observerats (,,,). Bindningen av substrataldehyden förskjuter två koordinerande rester på helix 5 (Glu157 och His160), vilket gör att en del av helixen (resterna 144-150) lindas upp. Det resulterande hålet i proteinytan exponerar det aktiva stället, vilket underlättar ingången av samsubstratets syre.
En liknande konformationsförändring har observerats för Prochlorococcus marinus ADO (), där resterna 154-165 på helix 5 lindas av i apoenzymkonformationen för att underlätta metallinträde.
Mekanism
Reaktionen som katalyseras av ADO är ovanlig eftersom det är en syresättningsreaktion som resulterar i den formella hydrolysen , snarare än oxidation, av substratet. Den exakta mekanismen är inte helt klarlagd, och nuvarande förståelse är baserad på en konsensus mellan mekanistiska studier och jämförelse med liknande enzymer. Den strukturellt liknande R2-enheten av ribonukleotidreduktas fortsätter via en tyrosylradikalmekanism , men det homologa tyrosinet ersätts med fenylalanin i ADO .
Mekanistiska studier tyder på att aldehydvätet hålls kvar i formiatet, alkanvätet härrör från lösningsmedlet och ett formiatsyre härrör från O 2 . Mekanismen antas preliminärt ske genom följande steg:
- Det reducerade di-järnet koordinerar syre, som oxiderar järnet och bildar en peroxidart .
- Peroxidarterna angriper aldehyden.
- En elektronöverföring kopplad med klyvning av peroxo-arterna genererar en hemi- acetalradikal.
- Den terminala CC-bindningen klyvs homolytiskt för att bilda alkylradikalen och frigöra formiat.
- Alkylradikalen släcks genom slutlig elektronöverföring.
- Två elektronöverföringar återställer det reducerade tillståndet av di-järn och frigör en molekyl vatten.
Ospecifik bildning av alkoholer snarare än alkaner har också observerats, vilket istället skulle motsvara en heterolytisk klyvning .
Kinetik
Km för . O2 är 84 ± 9 µM Den observerade katalytiska omsättningen är dock extremt ineffektiv, i storleksordningen k cat = 1 min −1 , vilket ökar möjligheten att den nuvarande förståelsen av den funktionella rollen, kofaktorer eller till och med substrat för ADO är felaktiga. Transgenetiskt uttryckt tycks ADO vara beroende av ferredoxin - ferredoxinreduktas för att leverera reducerande ekvivalenter , men det endogena reducerande systemet är inte känt. Vidare har syreoberoende aldehyddeformylering också observerats.
H 2 O 2 är en hämmare av cADO, och ett ADO- katalasfusionsprotein uppvisar förbättrad omsättning. Kortkedjiga aldehyder observeras också vara substrathämmare.
