Formiatdehydrogenas

Formiat dehydrogenas N, transmembran
Formiat dehydrogenas-N hetero9mer, E. Coli
Identifiers
Symbol	Form-deh_trans
Pfam	PF09163
InterPro	IPR015246
SCOP2	1kqf / SCOPe / SUPFAM
OPM superfamilj	3
OPM-protein	1kqf
Tillgängliga proteinstrukturer: Pfam   strukturer / ECOD   PDB RCSB PDB ; PDBe ; PDBj PDBsumma struktur sammanfattning PDB B:246-289 B:246-289

Formiatdehydrogenaser är en uppsättning enzymer som katalyserar oxidationen av formiat till koldioxid och donerar elektronerna till ett andra substrat, såsom NAD ⁺ i format:NAD+ oxidoreduktas ( EC 1.17.1.9 ) eller till ett cytokrom i format:ferricytokrom-b1 oxidoreduktas ( EC 1.2.2.1 ). Denna familj av enzymer har uppmärksammats som inspiration eller vägledning om metoder för koldioxidfixering, relevant för global uppvärmning .

Fungera

NAD-beroende formiatdehydrogenaser är viktiga i metylotrofisk jäst och bakterier , och är avgörande för katabolismen av C1-föreningar som metanol . De cytokromberoende enzymerna är viktigare i anaerob metabolism i prokaryoter. Till exempel, i E. coli är formiat:ferricytokrom-bl-oxidoreduktaset ett inneboende membranprotein med två subenheter och är involverat i anaerob nitratandning.

NAD-beroende reaktion

Format + NAD ⁺ ⇌ CO ₂ + NADH + H ⁺

Cytokromberoende reaktion

Formiat + 2 ferrocytokrom b1 ⇌ CO ₂ + 2 ferrocytokrom b1 + 2 H ⁺

Molybdopterin, molybden och selen beroende

De metallberoende Fdhs har Mo eller W på sina aktiva platser. Dessa aktiva ställen liknar motivet som ses i DMSO-reduktas , med två molybdopterin -kofaktorer bundna till Mo/W på ett bidentat sätt. De femte och sjätte liganderna är sulfid och antingen cysteinat eller selenocysteinat.

Verkningsmekanismen verkar involvera 2e redox av metallcentra, inducerad av hydridöverföring från formiat och frisättning av koldioxid :

S=M ^VI (Scys)(SR) ₄ + HCO − 2 ⇌ HS−M ^IV (Scys)(SR) ₄ + CO ₂

S=M ^VI (Secys)(SR) ₄ + HCO − 2 ⇌ HS−M ^IV (Secys)(SR) ₄ + CO ₂

I detta schema representerar (SR) ₄ de fyra tiolatliknande liganderna som tillhandahålls av de två ditiolenkofaktorerna , molybdopterinerna . Ditiolen- och cysteinyl/selenocysteinylliganderna är redoxoskyldiga . När det gäller de molekylära detaljerna är mekanismen fortfarande osäker, trots många undersökningar. De flesta mekanismer antar att formiat inte koordinerar till Mo/W, i motsats till typiska Mo/W-oxotransferaser (t.ex. [[dmso-reduktas). Ett populärt mekanistiskt förslag innebär överföring av H ^- från formiat till Mo/W ^VI =S-gruppen.

Formiatdehydrogenas ( PDB 1KQF , 1,6 A-upplösning, från E. coli); övergripande vy av elektrontransportkedjan som visar [Fe4S4]-klustren i de periplasmatiska alfa- och beta-subenheterna, och den cytoplasmatiska gamma-subenheten som visar Fe(hem b)P och Fe-(hem b)C-menokinonbindningsstället där en HQNO-ligand är bunden nära Fe(hem b)C. Atomfärger: Fe = orange, S = gul, C = grå, O = röd, N = blå.

Transmembrandomän

Formiatdehydrogenas består av två transmembrandomäner; tre α-helixar av β-subenheten och fyra transmembranhelixar från gamma-subenheten.

β-subenheten av formiatdehydrogenas är närvarande i periplasman med en enkel transmembran α-helix som spänner över membranet genom att förankra β-subenheten till den inre membranytan. β-subenheten har två subdomäner, där varje subdomän har två [4Fe-4S] ferredoxinkluster . Den kloka inriktningen av [4Fe-4S]-klustren i en kedja genom subenheten har låga separationsavstånd, vilket tillåter snabbt elektronflöde genom [4Fe-4S]-1, [4Fe-4S]-4, [4Fe-4S]- 2 och [4Fe-4S]-3 till den periplasmatiska hemen b i y-subenheten. Elektronflödet riktas sedan över membranet till en cytoplasmatisk hem b i y-subenheten.

y-subenheten av formiatdehydrogenas är ett membranbundet cytokrom b som består av fyra transmembranspiraler och två hem b-grupper som producerar en fyrhelixbunt som hjälper till med hembindning. Hem b-kofaktorerna bundna till gamma-subenheten tillåter hoppning av elektroner genom subenheten. Transmembranspiralerna upprätthåller båda hem b-grupperna, medan endast tre tillhandahåller hemliganderna och därigenom förankrar Fe-heme. Den periplasmatiska hem b-gruppen accepterar elektroner från [4Fe-4S]-3-kluster i β-subenhetens periplasmatiska domän. Den cytoplasmatiska hem b-gruppen accepterar elektroner från den periplasmatiska hem b-gruppen, där elektronflödet sedan riktas mot reduktionsstället för menakinon (vitamin K), som finns i den transmembrana domänen av gamma-subenheten. Menakinonreduktionsstället i y-subenheten accepterar elektroner genom bindning av en histidinligand i den cytoplasmatiska hemen b.

Menakinonbindningsställe vid sidan av den föreslagna vattenprotonvägen

Se även

• Formiatdehydrogenas (cytokrom)
• Formiatdehydrogenas (cytokrom-c-553)
• Formiatdehydrogenas (NADP+)
• Mikrobiell metabolism

Ytterligare läsning

•   Ferry JG (1990). "Format dehydrogenas" . FEMS Microbiol. Rev. _ 7 (3–4): 377–82. doi : 10.1111/j.1574-6968.1990.tb04940.x . PMID 2094290 .

externa länkar

• ENZYM-länk för EC 1.2.2.1
• ENZYM-länk för EC 1.2.1.2