A single mutation in the castor Δ9-18:0-desaturase changes reaction partitioning from desaturation to oxidase chemistry
A single mutation in the castor Δ9-18:0-desaturase changes reaction partitioning from desaturation to oxidase chemistry
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蓖麻 Δ9-18:0-去饱和酶中的单个突变改变了从去饱和到氧化酶化学的反应分配
DOI：
10.1073/pnas.0607165103
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发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
J. Shanklin
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Guy;I. A. Abreu;M. Moche;Y. Lindqvist;E. Whittle;J. Shanklin
含双铁簇的可溶性去饱和酶的序列分析表明它们与其他双铁酶无关；然而，去饱和酶的核心四螺旋束与其他二铁酶的结构比对显示，在该结构类的所有酶中，都有一个保守的铁结合基序，具有相似的间距，这意味着它们具有共同的进化祖先。蓖麻去饱和酶与过氧化物酶红赤菊酯的详细结构比较表明，除了残基199外，残基在双铁中心周围的特性和几何形状都有显著的保守性。蓖麻去饱和酶的199号位置由苏氨酸占据，但红赤菊蛋白的等效位置含有谷氨酸。我们之前假设，在这个位置的羧酸盐促进了红赤菊酯中氧化酶的化学反应，这是通过与残基的紧密结合来促进质子向活性氧的转移（基于氧结合模拟叠氮化物的晶体结构，在靠近双铁中心的疏水腔中）。在这里，我们报道了去饱和酶突变体T199D与底物结合，但其去饱和酶活性降低了≈2 × 103倍。然而，它显示，与WT去饱和酶相比，过氧化物依赖性氧化酶活性增加了100 - 31倍，这是通过单次周转停流光谱法监测的。T199D的晶体结构为2.65-Å，其活性位点几何形状与红赤菊酯非常相似，与其作为氧化酶的增强功能一致。一个单一的氨基酸取代可以将反应性从去饱和转变为氧化，这为去饱和酶从祖先的氧化酶进化而来的假设提供了实验支持。
Sequence analysis of the diiron cluster-containing soluble desaturases suggests they are unrelated to other diiron enzymes; however, structural alignment of the core four-helix bundle of desaturases to other diiron enzymes reveals a conserved iron binding motif with similar spacing in all enzymes of this structural class, implying a common evolutionary ancestry. Detailed structural comparison of the castor desaturase with that of a peroxidase, rubrerythrin, shows remarkable conservation of both identity and geometry of residues surrounding the diiron center, with the exception of residue 199. Position 199 is occupied by a threonine in the castor desaturase, but the equivalent position in rubrerythrin contains a glutamic acid. We previously hypothesized that a carboxylate in this location facilitates oxidase chemistry in rubrerythrin by the close apposition of a residue capable of facilitating proton transfer to the activated oxygen (in a hydrophobic cavity adjacent to the diiron center based on the crystal structure of the oxygen-binding mimic azide). Here we report that desaturase mutant T199D binds substrate but its desaturase activity decreases by ≈2 × 103-fold. However, it shows a >31-fold increase in peroxide-dependent oxidase activity with respect to WT desaturase, as monitored by single-turnover stopped-flow spectrometry. A 2.65-Å crystal structure of T199D reveals active-site geometry remarkably similar to that of rubrerythrin, consistent with its enhanced function as an oxidase enzyme. That a single amino acid substitution can switch reactivity from desaturation to oxidation provides experimental support for the hypothesis that the desaturase evolved from an ancestral oxidase enzyme.
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DOI：
10.1073/pnas.90.6.2486
发表时间：
1993-03-15
影响因子：
11.1
作者：
FOX, BG;SHANKLIN, J;MUNCK, E
通讯作者：
MUNCK, E
DOI：
--
发表时间：
--
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
A. G. W. Leslie
通讯作者：
A. G. W. Leslie
硬脂酰-ACP 去饱和酶中酶-底物复合物形成的荧光各向异性研究。
影响因子：
2.9
作者：
Haas,JeffreyA;Fox,BrianG
通讯作者：
Fox,BrianG
影响因子：
2.9
作者：
Broadwater, JA;Ai, JY;Fox, BG
通讯作者：
Fox, BG
影响因子：
2.9
作者：
Gassner, GT;Lippard, SJ
通讯作者：
Lippard, SJ