什么是甲烷單加氧酶的結(jié)構(gòu)與反應(yīng)化學(xué)
化學(xué)先生 / 2019-07-29
單加氧酶泛指在結(jié)構(gòu)、生物化學(xué)和生物進(jìn)化上完全不同的一系列酶,這些酶能夠催化O2與不同的有機(jī)、無機(jī)底物發(fā)生反應(yīng),在原核、真核微生物的分解代謝、消除環(huán)境污染物中發(fā)揮著重要作用。
除甲烷單加氧酶以外,還包括苯酚羥基化酶、甲苯單加氧酶和烯烴單加氧酶等。這些單加氧酶也是具有溶解性的多組分酶系,只不過用于提供碳源和能源的底物不同,在一定條件下均能夠催化各自的碳?xì)浠衔锏孜镞M(jìn)行羥基化或環(huán)氧化反應(yīng)。
目前,在譜學(xué)表征方面研究較為深入、全面的是來自于Methylococcusca psulatus Bath和Meth yloeinue trichoe porium OB3b 的甲烷單加氧酶。已獲得的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表明,這類酶均含有3~4個組分,其中包括1個含3個亞基的二聚體四級結(jié)構(gòu)羥基化酶(MMOH),如圖3-1所示; 1個具有NADH還原性能的還原酶(MMOR),其N端含有葉綠體型的鐵氧化還原蛋白城( ferredoxindomain)、C端含有FAD-NAD-核糖結(jié)合城(flyvin domain);一個調(diào)節(jié)蛋白B (MMOB)。通過酶的結(jié)構(gòu)、基因分析證明,這類酶的雙核鐵活性中心均含有一個羥基氧橋(hydrooxobridge)或羧基橋(carboxylatebridge),類似于核苷酸還原酶和硬脂酰ACP中雙核鐵羰基橋(diiron oxo bridge)。
對這些酶系的各個組分進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征,有助于閘明該類酶的雙核鐵活性中心構(gòu)型及其與催化功能的關(guān)系,了解在甲烷和氧分子活化中的電子傳遞過程和形成的反應(yīng)中間物,為最終揭示其微觀反應(yīng)機(jī)制并對其進(jìn)行化學(xué)模擬打下基礎(chǔ)。