计算研究了氧化环闭合机制在生物合成deoxypodophyllotoxin的过程中
Fintan G Hardy1,2, Henrik P H Wong1,2, Sam P de Visser1,2
1Manchester Institute of Biotechnology, The University of Manchester, 131 Princess Street, Manchester, M1 7DN, United Kingdom.
这项研究揭示了植物酶如何使用一种激进的氧化环闭闭机制,产生脱氧基毒素. 计算分析显示,特定的基质结合和静电引导可以防止不必要的基化.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 酶学 是一种酶学.
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 非海姆铁二氧化基酶催化自然产品生物合成中的关键氧化反应.
- 脱氧ポドフィロトキシン合成酶 (DPPS) 在 (-) - 雅丁上进行氧化环闭,这是植物天然产品合成的关键步骤.
- 对于DPPS的精确机制,特别是它如何在没有基质基化的情况下实现环闭,尚不清楚.
研究的目的:
- 阐明了脱氧基多菲洛毒素合成酶 (DPPS) 的反应机制.
- 了解DPPS如何实现 (-) - - 叶丁的氧化环闭.
- 为了研究在酶反应期间阻止基质基化的因素.
主要方法:
- 使用量子力学/分子力学 (QM/MM) 方法进行全面的计算研究.
- 在酶的活性部位内对基质结合的分析.
- 探索拟议的反应途径,包括激素机制和基和电子转移等替代途径.
主要成果:
- 该研究确定了DPPS活性部位内的紧密基质结合,将C7'-H键定位在铁(IV) -oxo物种附近.
- 提出了一个激进的机制,首先是从C7'-H键中抽取原子,然后是环闭和转移.
- 通过计算发现,替代途径,如基质化和电子转移,在能量方面不那么有利.
- 来自第二协调球体残留物的静电相互作用被证明可以指导反应并防止其他途径.
结论:
- 脱氧波多菲洛毒素合成酶采用一种激进的氧化环关闭机制,由特定的基质定位和活性位点静电学驱动.
- 酶的活性部位结构和周围的残留物有效地引导反应向脱氧基毒素的形成,同时抑制基化.
- 计算建模为植物酶在天然产品合成中使用的复杂的催化策略提供了关键的见解.
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