血红素酶亚氯酸盐歧化酶（Cld）参与催化有毒亚氯酸盐（ClO2−）转化为氯离子(Cl−)和氧分子 (O2)过程中O−O键形成的部分。酶促O−O键的形成在自然界中十分罕见，因此，Cld的反应机理非常有趣。近期，Delft University of Technology的Peter-Leon Hagedoorn组通过微秒时间尺度的预稳态动力学实验研究来自稻瘟螺旋菌的血红素酶亚氯酸盐歧化酶（AoCld）的反应机制，以该酶的天然底物亚氯酸盐和模式底物过氧乙酸（PAA），揭示了不同中间体的形成。
图片来源：ACS Catal.
AoCld与PAA迅速形成复合物，并将其异裂生成化合物CpdI，随后转化为化合物CpdII。而在亚氯酸盐存在下，AoCld形成具有6-配位高自旋铁底物加合物光谱特征的初始中间体，随后在kobs=2−5×104 S−1时转化到中间体5-配位高自旋铁物种。
图片来源：ACS Catal.
微秒级冷冻超猝灭实验揭示了一种瞬时低自旋铁物种和一种归因于两个弱耦合氨基酸阳离子自由基的三重态物种的存在。而模式底物PAA未观察到亚氯酸盐反应的中间产物。电子顺磁共振光谱证据显示，AoCld与其天然底物亚氯酸盐反应过程中有瞬态中间产物的形成。
图片来源：ACS Catal.
这些发现证明了生理相关催化中间体的性质，并表明常用的模式底物可能不会如预期的那样发挥作用，进而需要修改目前提出的Cld反应机制。此外，该研究鉴定到化合物T的瞬态三重态双自由基物种在血红素酶学中是独一无二的。在所提出的机制中，血红素铁在整个催化循环中保留铁，这可以最小化血红素部分的重组，从而最大限度地提高酶的催化效率。
图片来源：ACS Catal.
参考文献：Unique Biradical Intermediate in the Mechanism of the Heme Enzyme Chlorite Dismutase
ACS Catal. 2021, 11, 14533−14544 Read
原文作者：Julia Püschmann, Durga Mahor, Daniël C. de Geus, Marc J. F. Strampraad, Batoul Srour, Wilfred R. Hagen, Smilja Todorovic, and Peter-Leon Hagedoorn*
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c03432
目前评论：0