Halohydrindehalogenas
Ett halohydrindehalogenas är ett enzym som är involverat i den bakteriella nedbrytningen av vicinala halohydriner . I flera arter av bakterier katalyserar den dehalogeneringen av halohydriner för att producera motsvarande epoxider. Olika isoformer av enzymet delas in i en av tre grupper, A, B eller C. Halogenaser av samma klass är genetiskt lika, men skiljer sig mycket från halogenaser från en annan grupp. För närvarande är den mest väl studerade isoformen HheC som renas från bakteriearten Agrobacterium radiobacter . Förmågan att dehalogenera organiska föreningar såväl som att bilda enantiomera selektiva epoxider har skapat intresse för potentialen hos detta enzym inom det biokemiska området.
Strukturera
För närvarande av tre kända klasser av halohydrindehalogenaser har endast två beskrivits genom röntgenkristallografistudier. Båda dessa klasser har emellertid liknande struktur som kan beskrivas enligt följande(1): ett halohydrindehalogenas är strukturerat som en tetramer med en symmetri som är karakteristisk för en dimer av dimerer. Varje monomer subenhet består av sju alfa-helixar och nio beta-ark. Dessa monomerer interagerar via de två längsta alfa-helixarna för att bilda ett alfa-helix för att bilda en dimer. Den slutliga kvartära strukturen bildas när två dimerer interagerar via en annan uppsättning alfa-helixar och antiparallella beta-ark; interaktioner mellan beta-arken tros vara en kombination av både hydrofob och elektrostatisk attraktion.
Det finns ungefär ett katalytiskt ställe per monomersubenhet, vilket ger totalt fyra möjliga katalytiska ställen på den enzymatiska tetrameren. Det aktiva stället består av en Ser132-Tyr145-Arg149 katalytisk triad. Serin- och tyrosinresterna fungerar för att stabilisera substratet och dess intermediär, medan arginin ändrar pKa för Tyr145 för att göra det katalytiskt aktivt.
Mekanism
Halohydrindehalogenaser klyver mekaniskt kol-halogenbindningen genom bildning av en epoxid från en vicinal hydroxylgrupp. Substratet binder till det aktiva stället genom vätebindning som koordineras av Ser132 och den deprotonerade formen av Tyr145. Misslyckande med att deprotonera Tyr145 av Arg149-resten resulterar i destabilisering av interaktionen mellan enzymet och substratet, vilket resulterar i minskad biologisk aktivitet. Syret i Tyr145 deprotonerar hydroxylgruppen i substratet. Det deprotonerade syret fungerar sedan som en nukleofil och utför en Sn2-reaktion på det vicinala kolet som är bundet till halogenen; detta frigör en halogenjon och bildar samtidigt en epoxid. Dehalogenaser kan också katalysera ringöppningen av epoxiden. Det aktiva stället är tillräckligt stort för att rymma en nukleofil som kan utföra en nukleofil attack på epoxiden, öppna epoxidringen och lägga till en ny funktionell grupp till substratet.
När det gäller produktens geometri har både klass A- och B-dehalogenaser en låg selektiv preferens för (S)-epoxidisomeren. Preferensen för bildningen av (R)-epoxidisomeren katalyserad av enzymer i klass C, särskilt HHeC, är emellertid hög. En studie rapporterar att HHeC katalyserade (R)-epoxid upp till 99% enantiomert överskott. Tekniken för att rena detta enzym och använda det i industriell skala har dock ännu inte optimerats.
externa länkar
- halohydrin+dehalogenas vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
