リボヌクレオチド還元酵素における活性サイトチールラジカルによる基板からの水素原子抽出の運動学
Lisa Olshansky1, Arturo A Pizano, Yifeng Wei
1Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University , 12 Oxford Street, Cambridge, Massachusetts 02138, United States.
この研究では,光化学的アプローチを使用してリボヌクレオチド還元酵素 (RNR) 触媒の速度制限ステップを明らかにしています. 光誘発の激素伝播は,3'-C-H結合の分裂を,陽子結合電子移転 (PCET) の最も遅いステップとして明らかにした.
科学分野:
- バイオケミストリーと酵素学
- タンパク質の化学的性質 タンパク質の化学的性質
- バイオエネルギー学と電子移転
背景:
- リボヌクレオチド還元酵素 (RNRs) は,ニュクレオチドをデオキシヌクレオチドへの変換を触媒とする必須酵素である.
- クラスIa RNRは,複合的な陽子結合電子伝送 (PCET) 経路を利用し,約35 Å 以上のリドックス活性アミノ酸を含む.
- 形状の変化は,RNRにおけるPCETの内在運動を覆い隠す可能性があります.
研究 の 目的:
- E. coliクラスIa RNRのPCET経路における速度制限ステップを調査する.
- 光化学的アプローチを用いて,より遅い形状の変化からPCET運動を切り離す.
- 主要な基幹中間物質と転移イベントをスペクトル顕微鏡で観察し,定量化します.
主な方法:
- 改変RNR ([Re]-β2) に[Re(I) ]光酸化物質のサイト固有の組み込みである.
- 激素生成を可能にするために,チロシンY356を2,3,5-トリフルオロチロシンに置き換える.
- 異なった条件下 (基板,タンパク質変種,同位体ラベリング) でチロシル基子の分解運動をモニターするための一時的吸収スペクトロスコーピー.
主要な成果:
- タイロシルラジカルの光化学的生成は,PCETイベントの観察を可能にしました.
- 前進PCETの兆候である強化された根性分解は,野生型のRNRとラベル付けされていない基板のみで観察されました.
- C439チールラジカルによる基質の3'-C-H結合の割れは,前方PCETにおける速度を制限するステップとして特定されました.
結論:
- 3'-C-H結合割れステップは,速度常数の下限が (1.4 ± 0.4) × 10^4 s(-1) である.
- 光化学的イニシエーションは,酵素の急激なダイナミクスを研究するための強力なツールを提供します.
- この研究は,RNR触媒を制御する重要な活性部位化学を明らかにします.
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