《ACS Catalysis》上海交大赵一雷团队经过实际盘算展现XimE环化酶催化的二分特征

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克日,美国凯发会催化范畴顶级期刊《ACS Catalysis》在线刊发了上海交通大先生命迷信技能学院、微生物代谢国度重点实行室传授赵一雷团队在酶催化分子机制研讨上的最新停顿,“Computational Exploration of How Enzyme XimE Converts Natural S-Epoxide to Pyran and R-Epoxide to Furan”。该事情分析了厦门霉素生物分解途径中XimE环化酶的共同催化机制,展现了两种相反手性的环氧化底物在酶催化下辨别分解苯并杂环衍生物呋喃香豆素和吡喃香豆素两种差别环化产品的微观历程,这种二分杂合特征弥补了酶分子生物退化历程特异性转化的要害一环。

临时以来,特异性和服从被以为是生物催化剂酶的一个紧张特性。但是,最后在厦门霉素生物分解中发明的类SnoaL环化酶(XimE)不但可以催化下游基因XimD发生的自然环氧化物代谢物的吡喃环化反响,并且可以加强非自然环氧化物异构体的呋喃环化反响。课题组经过实际酶簇模子、预反响态和后反响态MD模仿、ONIOM过渡态盘算和QM/SCRF(VS)介电常数扫描分析了XimE中共同的底物控制酶功效的反响机制。两条催化途径具有相似的狭义酸碱催化机制,皆由E136和H102辨别充任质子供体和受体,交融型过渡态分解吡喃产品而螺型过渡态则分解呋喃产品。其催化的地区选择性源自酶与两种过渡态之间的诱导符合作用,这种底物-酶的互相作用可以连续到酶-产品复合物中,控制了差别产品的催化服从。XimE显然与下游XimD环氧化物酶发生的自然S-环氧化物底物一同退化,偶尔地经过相近的狭义酸碱催化机制催化对映体R-环氧化物的另一类环化反响。

  

高平面选择性的环氧开环反响在聚醚类生物药物分解中具有特别意义,也是最早人工抗体酶的目的反响之一,XimE环化酶的研讨后果分析了临时以来广为争论的鲍德温关环规矩(Baldwin’s Rule)在生物分解中环氧丙烷开环反响中呈现的破例征象。

上海交大生命迷信技能学院硕士生蒋础础、贺贝贝辨别为第一和第二作者,传授徐岷涓、赵一雷和美国加州大学洛杉矶大学传授Houk为配合通讯作者,上海交通大先生命迷信技能学院为第一署名单元/通讯单元。该事情失掉了国度重点研发方案、天然迷信基金面上项目、教诲部代谢与发育迷信国际互助团结实行室的赞助。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.1c01335

泉源:上海交大


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