氧化合成酶反应的第二步:证据表明铁氧作为活性氧化剂
Joshua J Woodward1, Michelle M Chang, Nathaniel I Martin
1Department of Chemistry, QB3 Institute, Lawrence Berkeley National Laboratory, University of California, Berkeley, California 94720-3220, USA.
本研究通过检查其血结合氧化剂来研究氧化氧化合成酶 (NOS) 的机制. 研究结果表明,一种铁-氧中间体形成了素,而一种高价值的Fe(IV) O(por(*+)) 中间体产生了副产品.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 酶学 是一种酶学.
- 化学生物学 化学生物学
背景情况:
- 氧化合成酶 (NOS) 是一种P450酶,通过N(G) - 氧-L-氨酸 (NHA) 催化L-氨酸氧化为氨酸和NO.
- 在NHA氧化过程中,与血结合的氧化剂 (ferric-peroxo vs. Fe(IV) O((por(*+))) 的确切性质尚不清楚.
- 之前的研究表明,一种铁-氧中间体参与了素的形成,并作为一种副产品加入了N-delta-cyanoornithine (CN-orn).
研究的目的:
- 阐明不同结氧化剂在NOS催化NHA氧化中的作用.
- 为了研究pH值,血红素替代,活性部位突变和基质类型对产品分布的影响.
- 为了探测过氧化物的蛋白质催化分解到Fe(IV) O(por(*+)) 中间体.
主要方法:
- 使用了一种模型反应,其中涉及H(2) O(2) 驱动的NHA被NOS.氧化.
- 有多种反应条件:pH (6.5,7.5,8.5),血红素辅因子 (Fe-MPIX,Mn) 和活性部位突变 (V346A).
- 采用基质类似物 (4,4-二-N(G) --L-氨酸) 和ABTS试验来研究过氧化酶活性.
主要成果:
- 随着pH (26-51%) 的增加,素的形成增加,而过氧化酶的活性下降.
- V346A突变降低了素的产量 (5.2%),但增强了过氧化物裂变.
- 雌激素替代 (Fe-MPIX, Mn) 和基质模拟物改变了产品比率,Mn-雌激素产生了64.7%的氨酸,而模拟物产生了68.6%的二氨酸.
- 过氧化物分解与氨酸形成有负相关性,在CN-orn生产中支持Fe(IV) O(por(*+)) 和在氨酸形成中支持铁.
结论:
- 该研究提供了对NOS的化学特征的见解,这些特征控制了铁至Fe(IV) O(por(*+)) 的中间加工.
- 结果支持铁-氧中间体在NHA氧化成素中的作用.
- 高价值的Fe ((IV) O (((por ((*+)) 中间体参与了副产品CN-orn.的形成.
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