El BesC inicia la escisión C-C a través de un intermediario diferencial-peróxido activado por el sustrato y reactivo

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Enzimología
• Química bio-orgánica

Sus antecedentes:

• BesC es una enzima diirónica perteneciente a la familia de las enzimas diirónicas similares a la hemooxigenasa (HDO).
• Cataliza un paso crítico en la biosíntesis de aminoácidos alquinos terminales, útiles para el etiquetado de proteínas bioortogonales.
• La reacción de escisión carbono-carbono de BesC es atípica en comparación con otras enzimas de hierro dinuclear.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar el mecanismo por el cual BesC cataliza la escisión de 4-cloro-l-lisina.
• Investigar el papel del intermediario diferrico-peróxido en el ciclo catalítico del BesC.
• Caracterizar el paso inicial de escisión del enlace C-H en la vía de reacción única de BesC.

Principales métodos:

• Estudios de cinética enzimática con BesC y varios derivados de la lisina.
• Análisis espectroscópico para caracterizar los intermediarios de reacción, incluidas las especies diferrico-peróxicas.
• Estudios de etiquetado de isótopos para sondear el mecanismo de reacción.

Principales resultados:

• El BesC activa el O2 de una manera ligada al sustrato, formando un intermediario diferríco-peróxido.
• La enzima inicia la catálisis mediante la escisión del enlace C4-H del sustrato, que es el paso que limita la velocidad.
• Esto representa la primera instancia de una enzima de hierro dinuclear que utiliza un intermediario diferrico-peróxido para romper un enlace C-H para su función nativa.

Conclusiones:

• El BesC emplea un nuevo mecanismo catalítico que incluye un intermediario diferrico-peróxido para la escisión de enlaces C-H.
• Este mecanismo evita la necesidad de productos intermedios de alto valor típicamente vistos en las reacciones de monooxigenación.
• Los hallazgos amplían la comprensión de la catálisis enzimática de hierro dinuclear y su aplicación en biología sintética.