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Carbonyl Sulfide Hydrolase fromThiobacillus thioparusStrain THI115 Is One of the β-Carbonic Anhydrase Family Enzymes
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2013-02-28 , DOI: 10.1021/ja307735e Takahiro Ogawa , Keiichi Noguchi , Masahiko Saito , Yoshiko Nagahata , Hiromi Kato , Akashi Ohtaki , Hiroshi Nakayama 1 , Naoshi Dohmae 1 , Yasuhiko Matsushita , Masafumi Odaka , Masafumi Yohda , Hiroshi Nyunoya , Yoko Katayama
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2013-02-28 , DOI: 10.1021/ja307735e Takahiro Ogawa , Keiichi Noguchi , Masahiko Saito , Yoshiko Nagahata , Hiromi Kato , Akashi Ohtaki , Hiroshi Nakayama 1 , Naoshi Dohmae 1 , Yasuhiko Matsushita , Masafumi Odaka , Masafumi Yohda , Hiroshi Nyunoya , Yoko Katayama
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Carbonyl sulfide (COS) is an atmospheric trace gas leading to sulfate aerosol formation, thereby participating in the global radiation balance and ozone chemistry, but its biological sinks are not well understood. Thiobacillus thioparus strain THI115 can grow on thiocyanate (SCN(-)) as its sole energy source. Previously, we showed that SCN(-) is first converted to COS by thiocyanate hydrolase in T. thioparus strain THI115. In the present work, we purified, characterized, and determined the crystal structure of carbonyl sulfide hydrolase (COSase), which is responsible for the degradation of COS to H2S and CO2, the second step of SCN(-) assimilation. COSase is a homotetramer composed of a 23.4 kDa subunit containing a zinc ion in its catalytic site. The amino acid sequence of COSase is homologous to the β-class carbonic anhydrases (β-CAs). Although the crystal structure including the catalytic site resembles those of the β-CAs, CO2 hydration activity of COSase is negligible compared to those of the β-CAs. The α5 helix and the extra loop (Gly150-Pro158) near the N-terminus of the α6 helix narrow the substrate pathway, which could be responsible for the substrate specificity. The k(cat)/K(m) value, 9.6 × 10(5) s(-1) M(-1), is comparable to those of the β-CAs. COSase hydrolyzes COS over a wide concentration range, including the ambient level, in vitro and in vivo. COSase and its structurally related enzymes are distributed in the clade D in the phylogenetic tree of β-CAs, suggesting that COSase and its related enzymes are one of the catalysts responsible for the global sink of COS.
中文翻译：
硫杆菌属菌株THI115的羰基硫水解酶是β-碳酸酐酶家族酶之一
羰基硫 (COS) 是大气中的痕量气体，导致硫酸盐气溶胶形成，从而参与全球辐射平衡和臭氧化学，但其生物汇尚不清楚。Thiobacillus thioparus 菌株 THI115 可以在硫氰酸盐 (SCN(-)) 作为其唯一能源上生长。以前，我们表明 SCN(-) 首先通过硫氰酸盐水解酶在 T. thioparus 菌株 THI115 中转化为 COS。在目前的工作中，我们纯化、表征并确定了硫化羰水解酶 (COSase) 的晶体结构，该酶负责将 COS 降解为 H2S 和 CO2，这是 SCN(-) 同化的第二步。COSase 是一种同源四聚体，由一个 23.4 kDa 的亚基组成，在其催化位点含有一个锌离子。COSase 的氨基酸序列与 β 类碳酸酐酶 (β-CA) 同源。尽管包括催化位点的晶体结构类似于 β-CA 的晶体结构，但与 β-CA 相比，COSase 的 CO2 水合活性可以忽略不计。α5 螺旋和 α6 螺旋 N 端附近的额外环 (Gly150-Pro158) 缩小了底物通路，这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在很宽的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。与 β-CA 相比，COSase 的 CO2 水合活性可以忽略不计。α5 螺旋和 α6 螺旋 N 端附近的额外环 (Gly150-Pro158) 缩小了底物通路，这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在很宽的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。与 β-CA 相比，COSase 的 CO2 水合活性可以忽略不计。α5 螺旋和 α6 螺旋 N 端附近的额外环 (Gly150-Pro158) 缩小了底物通路，这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在很宽的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在广泛的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在很宽的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。
更新日期：2013-02-28
中文翻译：
硫杆菌属菌株THI115的羰基硫水解酶是β-碳酸酐酶家族酶之一
羰基硫 (COS) 是大气中的痕量气体，导致硫酸盐气溶胶形成，从而参与全球辐射平衡和臭氧化学，但其生物汇尚不清楚。Thiobacillus thioparus 菌株 THI115 可以在硫氰酸盐 (SCN(-)) 作为其唯一能源上生长。以前，我们表明 SCN(-) 首先通过硫氰酸盐水解酶在 T. thioparus 菌株 THI115 中转化为 COS。在目前的工作中，我们纯化、表征并确定了硫化羰水解酶 (COSase) 的晶体结构，该酶负责将 COS 降解为 H2S 和 CO2，这是 SCN(-) 同化的第二步。COSase 是一种同源四聚体，由一个 23.4 kDa 的亚基组成，在其催化位点含有一个锌离子。COSase 的氨基酸序列与 β 类碳酸酐酶 (β-CA) 同源。尽管包括催化位点的晶体结构类似于 β-CA 的晶体结构，但与 β-CA 相比，COSase 的 CO2 水合活性可以忽略不计。α5 螺旋和 α6 螺旋 N 端附近的额外环 (Gly150-Pro158) 缩小了底物通路，这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在很宽的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。与 β-CA 相比，COSase 的 CO2 水合活性可以忽略不计。α5 螺旋和 α6 螺旋 N 端附近的额外环 (Gly150-Pro158) 缩小了底物通路，这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在很宽的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。与 β-CA 相比，COSase 的 CO2 水合活性可以忽略不计。α5 螺旋和 α6 螺旋 N 端附近的额外环 (Gly150-Pro158) 缩小了底物通路，这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在很宽的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在广泛的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。这可能是底物特异性的原因。k(cat)/K(m) 值，9.6 × 10(5) s(-1) M(-1)，与 β-CA 的值相当。COSase 在很宽的浓度范围内水解 COS，包括环境水平、体外和体内。COSase 及其结构相关酶分布在β-CAs 系统发育树中的进化枝D 中，表明COSase 及其相关酶是COS 全球汇的催化剂之一。
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