甲烷 羥基化酶的晶體結(jié)構(gòu)
化學(xué)先生 / 2019-07-30
為詳細(xì)了解甲烷單加氧酶的空間結(jié)構(gòu)信息，1993年，Lippard領(lǐng)導(dǎo)的科研小組首先在Nature上報(bào)道了M.capsulatusBath菌的羥基化酶晶體結(jié)構(gòu)，在學(xué)術(shù)界引起極大興趣。
羥基化酶經(jīng)過(guò)純化以后，他們對(duì)緩沖液、鹽濃度沉淀劑、溫度、pH、蛋白質(zhì)濃度等結(jié)晶參數(shù)進(jìn)行了1000 多次篩選，首次用真空擴(kuò)散法獲得了Bath菌的MMOH晶體，并進(jìn)行了X光單晶街射分析。
發(fā)現(xiàn)，該晶體呈斜方型(6nmX 10nmX 12nm),兩個(gè)單體以非晶體學(xué)對(duì)稱軸折疊，在分子中心有一個(gè)“谷”沿著兩個(gè)單體的界面展開(kāi)，三個(gè)亞基組成以a螺旋為主，a亞基有2個(gè)城，一個(gè)是由6個(gè)長(zhǎng)的a螺旋(ABCEFG)和6個(gè)短的a螺旋組成;另一個(gè)城有7個(gè)小a螺旋，2個(gè)β發(fā)夾式折疊組成; β亞基由12個(gè)a螺旋組成，其中6個(gè)a螺旋是由25個(gè)以上的氨基酸殘基組成: Y亞基位于a、β亞基交界面的最外面，由8個(gè)a螺旋組成。
a、β亞基相互作用并纏繞在一起，MMOH的單體構(gòu)成了“心”的形狀，兩個(gè)二聚體相毗鄰形成大于兩倍單體體積的分子。1994 年，Lipscomb 領(lǐng)導(dǎo)的研究組報(bào)道了OB3b菌羥基化酶的晶體構(gòu)象，該晶體也呈斜方型(26. 45nmX7.12nmX 13.94nm),有一半的MMOH量不對(duì)稱性。
Elango則測(cè)定了其晶體結(jié)構(gòu)和部分氨基酸序列，表明其雙核鐵活性中心Fe-Fe的距離為0. 299nm,雙核鐵活性中心的結(jié)構(gòu)與Bath菌羥基化酶基本相同，說(shuō)明不同菌種來(lái)源的MMOH基本具有共同的結(jié)構(gòu)特征,
MMOH的雙核鐵活性中心位于a亞基，這與其它類似實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，每個(gè)MMOH分子中含有4個(gè)Fe原子。盡管Dewit11]的實(shí)驗(yàn)曾指出，每分子MMOH中只有2個(gè)Fe原子，很可能是由于純化過(guò)程中，造成一部分Fe丟失而引起的試驗(yàn)誤差。
每個(gè)MMOH蛋白分子中含有4個(gè)鐵原子的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，支持了每個(gè)MMO分子中包含2個(gè)類似的雙鐵核活性中心的假設(shè)，修正了Atta等的旱期實(shí)驗(yàn)報(bào)道，他們?cè)J(rèn)為每個(gè)MMO分子只含有一個(gè)活性中心。
在來(lái)源于Bath菌的sMMOH中，兩個(gè)活性中心的距離為4. 5nm,雙核鐵原子位于a螺旋E和F之中。大多數(shù)雙核鐵活性中心的配位環(huán)境和幾何構(gòu)型有很好的一致性，通過(guò)X光單晶行射分析，F(xiàn)eFe的距離為0.34nm,與EXAFS譜結(jié)果基本致(O. 342nm)。
雙核鐵由兩個(gè)非蛋白配位橋連接， 每個(gè)雙鐵核中心由4個(gè)谷氨酸、2個(gè)組氨酸、1個(gè)水分子配位，星八面體構(gòu)型。自然狀態(tài)下雙核鐵原子呈現(xiàn)氧化狀態(tài)，不論用EXAFS、ENDOR,還是EPR、Mossbauer譜表征，所顯示的雙核鐵中心配位環(huán)境都基本-致。
這兩個(gè)雙核鐵中心的構(gòu)型是完全相似的，都顯示出不對(duì)稱性。雙核鐵中心有一個(gè)疏水腔，鐵原子和它的配基定位在這個(gè)腔的內(nèi)表面上，這一環(huán)境可能為底物氧化提供了合適的場(chǎng)所。在這里，O2分子被活化，將一個(gè)氧原子插入到甲烷分子中形成甲醇。盡管結(jié)構(gòu)研究并沒(méi)有直接提供反應(yīng)機(jī)理的信息，但它為反應(yīng)機(jī)理的研究提供了二些可參考的線索，雙核鐵中心水和乙酸鹽配基的位置很可能就是還原態(tài)鐵原子與O2的結(jié)合處。
![3-[N-三(羥甲基)甲胺]-2-羥基丙磺酸C7H17NO7S](images/202408/thumb_img/5590_thumb_G_1722841877162.jpg)
閩ICP備15011996號(hào)-4
|
閩公網(wǎng)安備35040002000218號(hào)
|
