Formylmetanofuran dehydrogenas
| formylmetanofuran- | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| dehydrogenasidentifierare | |||||||||
| EG nr. | 1.2.99.5 | ||||||||
| CAS-nr. | 119940-12-4 | ||||||||
| 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 | ||||||||
| Genontologi | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
Inom enzymologi är ett formylmetanofurandehydrogenas ( EC 1.2.99.5 ) ett enzym som katalyserar den kemiska reaktionen :
- formylmetanofuran + H 2 O + acceptor CO 2 + metanofuran + reducerad acceptor.
De 3 substraten för detta enzym är formylmetanofuran , H 2 O och acceptor , medan dess 3 produkter är CO 2 , metanofuran och reducerad acceptor .
Detta enzym tillhör familjen oxidoreduktaser , speciellt de som verkar på donatorns aldehyd- eller oxogrupp med andra acceptorer. Det systematiska namnet på denna enzymklass är formylmetanofuran:acceptoroxidoreduktas . Detta enzym kallas också formylmetanofuran:(acceptor)oxidoreduktas . Detta enzym deltar i folatbiosyntesen . Den har 2 kofaktorer : molybden och Pterin .
Upptäckt och biologisk förekomst
Formylmetanofuran (formyl-MFR) dehydrogenas finns i metanogena arkéer som kan syntetisera metan med hjälp av substrat som koldioxid, formiat, metanol, metylaminer och acetat.
1967 utvecklades en pålitlig teknik för massodling av väte och koldioxid för metanogener. Det blev uppenbart att koenzymer är involverade i biokemi av metanogener eftersom kilogramskala av celler utvecklades och användes för biokemiska studier. Methanobacterium thermoautotrophicums reduktion av koldioxid (CO 2 ) med väte är det mest studerade systemet.
Methanobacterium thermoautotrophicums metabolism involverar nästan alla reaktioner i metanogenesen. Molybden och volfram innehållande formyl-MFR isolerades från M. thermoautotrophicum när de renade proteiner från lösliga cofaktorer-utarmade cellextrakt. Det var inte känt att det fanns före experimentet. MFR krävdes för att generera metan från CO 2 -olösliga cofaktorer-utarmade cellextrakt. Formyl-MFR-dehydrogenas isolerades också från Methanosarcina barkeri och Archaeoglobus fulgidus cellextrakt. Molybden-innehållande formyl-MFR-dehydrogenas isolerades från Methanothermobacter wolfeii .
Strukturera
2016 fastställdes röntgenstrukturen för formylmetanofurandehydrogenas. Formyl-MFR innehåller två heterohexamerer FwdABCDFG som är proteinsubenheter som associeras som en symmetrisk dimer i en C2- rotationssymmetri . Formyl-MFR-dehydrogenaset innehåller också 23 och 46 järn-svavelkubankluster i dimer- respektive tetramerformerna. Subenheten FwdA innehåller två zinkatomer analoga med dihydroorotas. Den innehåller också N6-karboxylysin, zinkligander och ett aspartat som är avgörande för katalys. Samtidigt är subenheten FwdF sammansatt av fyra T-formade ferrodoxindomäner som liknar varandra. De T-formade järn-svavelklustren i FwdF-subenheten länkar samman för att bilda en väg från den yttre kanten till den inre kärnan. FwdBD har en redoxaktiv volfram.
Volframet i FwdBD koordineras av fyra ditiolentiolater. Sex svavel från tiolatet av Cys 118 och en organisk sulfidligand koordinerar till volframet av wolframterin vid det aktiva stället för FwdB. Volframet är koordinerat i en förvrängd oktaedrisk geometri. Ett lämpligt bindningsställe för koldioxid (CO2 ) upptas av lösningsmedlet i kristallens röntgenstruktur inte in vivo. Bindningsstället ligger mellan Cys118 , His119 , Arg228 och svavel-volframligand .
Metanogenes katalys
0 Formyl-MFR-dehydrogenas katalyserar metanogenesreaktionen genom att reducera koldioxid (CO 2 ) för att bilda karboxi-MFR. De strukturella data som erhållits från röntgenstrukturen tyder på att koldioxid (CO 2 ) reduceras till format (E ' = -430 mV) vid FwdBD:s tungstopterin aktiva plats till karboxi-MFR av ett 4Fe-4S ferredoxin (E = ~ - 500) mV) ligger 12,4 Å bort. Sedan reducerar den karboxi-MFR till MFR vid dess volfram eller molybden aktiva plats.
Föreslagen mekanism
En 43 Å lång hydrofil tunnel stödjer det föreslagna tvåstegsscenariot med CO 2 -reduktion och fixering. Denna hydrofila tunnel är belägen i mitten av FwdBD och FwdA aktiva platser och är bekväm för transport av myrsyra och formiat [pKa = 3,75]. Tunneln har ett flaskhalsutseende som består av en smal passage och ett brett lösningsmedelsfyllt hålrum placerat på framsidan av varje aktiv plats. Arg 228 för FwdBD och Lys 64 för FwdA styrgrinddrift vid flaskhalsarna. Två [4Fe-4S] klusterkedjors yttre kluster i den grenade yttre armen av FwdF-subenheterna leder elektroner till volframcentrumet. Sedan reduceras koldioxid till formiat (medan volfram oxideras: volfram oxidationstillstånd går från +4 till +6) när koldioxid kommer in i det katalytiska utrymmet genom FwdBD:s hydrofoba tunnel. Myrsyra eller formiat diffunderar till FwdA:s aktiva plats via en hydrofil tunnel. När det väl har diffunderat vid det aktiva stället, kondenseras det vid det binukleära zinkcentret med MFR. Inpumpning av formiat i tunneln föreslås för att uppnå exergonisk reduktion av CO 2 till formiat med reducerat ferredoxin.
Vidare läsning
- Karrasch M, Börner G, Enssle M, Thauer RK (december 1990). "Molybdoenzymet formylmetanofuran-dehydrogenas från Methanosarcina barkeri innehåller en pterin-kofaktor". European Journal of Biochemistry . 194 (2): 367–72. doi : 10.1111/j.1432-1033.1990.tb15627.x . PMID 2125267 .
