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FAD依赖的At BBE样蛋白15的醇氧化催化机制:Y193和Y479形成催化碱基,Q438和R292形成醇盐结合位点
Archives of Biochemistry and Biophysics ( IF 3.8 ) Pub Date : 2021-01-22 , DOI: 10.1016/j.abb.2021.108766
Julia Messenlehner , Michael Hetman , Adrian Tripp , Silvia Wallner , Peter Macheroux , Karl Gruber , Bastian Daniel

Monolignol氧化还原酶是黄连素桥酶样(BBE样)蛋白家族(pfam 08031)的成员,其将单木质酚氧化为相应的醛。它们是FAD依赖的酶,表现出对甲酚甲基羟化酶拓扑结构,也称为香草醛氧化酶拓扑结构。最近,我们曾报道从两个木质素单体氧化还原酶的结构和生化特性拟南芥BBE13和BBE15。现在,我们对At进行了全面的定点诱变研究BBE15,以扩大我们对该酶类别的催化机理的了解。基于活性位点变体的动力学性质和分子动力学模拟,我们为单木香醇氧化还原酶家族提出了一种精炼的,结构指导的反应机理。在这里,我们建议通过烯丙醇的去质子化和随后的氢化物从醇盐的Cα原子转移到黄素上来促进该反应。我们描述了过多的氢键网络,使酶的催化机制。在该网络中,Tyr479和Tyr193协同作用为活性催化碱,以促进质子的提取。Lys436间接参与去质子化,因为该残基通过阳离子-π相互作用确定Tyr193的位置。该酶形成亲水腔,以容纳醇盐中间体并稳定从醇盐到醛的过渡态。通过分子动力学模拟,我们确定了醇和醇盐状态下底物的两种不同和不同的结合模式。醇与Tyr193和Tyr479相互作用,而Arg292,Gln438和Tyr193形成醇盐结合位点以容纳该中间体。活性位点变体活性的pH依赖性表明,醇盐结合位点的完整性对于p的微调也至关重要。我们已经确定了醇和醇盐状态的底物的两种不同和不同的结合模式。醇与Tyr193和Tyr479相互作用,而Arg292,Gln438和Tyr193形成醇盐结合位点以容纳该中间体。活性位点变体活性的pH依赖性表明,醇盐结合位点的完整性对于p的微调也至关重要。我们已经确定了醇和醇盐状态的底物的两种不同和不同的结合模式。醇与Tyr193和Tyr479相互作用,而Arg292,Gln438和Tyr193形成醇盐结合位点以容纳该中间体。活性位点变体活性的pH依赖性表明,醇盐结合位点的完整性对于p的微调也至关重要。Tyr193和Tyr479的K a。序列比对显示该机制的关键残基是高度保守的,表明我们提出的机制不仅与At BBE15有关,而且与大多数BBE-like蛋白有关。





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更新日期:2021-02-03
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