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解析还原脱卤酶的晶体结构

大药丸  发布于:2014/11/5  阅读量:1174  来源:C&EN

最近两个独立研究小组分别报道了两个长期困扰人们的还原性脱卤酶的X-线晶体结构,该酶在维生素B12的辅助下可以脱去分子中的卤素(还原反应),科学家称其为还原脱卤酶,其可以赋予某些细菌呼吸有机卤化物的能力,类似其它生命体呼吸氧气的能力。深入了解该酶的结构和功能可以提高目前污染物的生物修复能力,比如卤化溶剂类污染物。

 

其中一个由德国洪堡大学的结构生物学家Holger Dobbek 和合作者组成的研究小组报告了从在三氯乙烯环境中生存的硫磺假单胞菌属multirovan细胞内分离得到的还原脱卤酶的晶体结构。另一个由英国曼彻斯特大学David Leys 领导的研究小组报道了从硝酸盐还原菌pacificus 中分离得到的还原脱卤酶的晶体结构,并提出了两种可能的还原机制。

 

硫磺假单胞菌属multirovan中还原酶的辅助因子被称为伪维生素B12,其于维生素B12结构略微不同。但是Dobbek 在得到该还原脱卤酶的晶体结构时,惊奇发现其与人体内结合维生素B12的蛋白质结构极为相像。但是如果从两种酶的序列角度来看,该类似性并不是很明显。另一个意外是该酶的底物结合口袋的大小,Dobbek说:“我们曾经仅仅知道该酶有底物结合空间,并不了解其活性,现在我们发现三氯乙烯结合于该空位时,就像手戴上手套一样合适。”

 

Leys研究小组没有得到硝酸盐还原菌pacificus中脱卤还原酶结合底物的空间结构。他们通过电子顺磁共振(EPR)分析了该酶与底物2,6-二溴苯酚反应过程,提出了两种与实验数据吻合的还原机制。两种催化机制中均会形成钴—卤键。一种机制为,一价钴Co()对卤素亲核进攻并形成卤素—三价钴Co(),随后还原为二价钴Co()。另一种机制为碳-卤键裂解并形成一个芳基自由基。目前的研究数据还不能充分判断到底是哪一种还原机制。

 

Leys说:“研究人员希望能够将该酶应用于污染物的生物修复领域,很明显一些细菌正在做着这个工作,能够将生存环境中任何卤化物消化掉。”

 

 

 

 

 


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