Formation and function of the Manganese(IV)/Iron(III) cofactor in Chlamydia trachomatis ribonucleotide reductase.
Formation and function of the Manganese(IV)/Iron(III) cofactor in Chlamydia trachomatis ribonucleotide reductase.
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DOI：
10.1021/bi8017625
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发表时间：
2008-12-30
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Krebs, Carsten
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang, Wei;Yun, Danny;Saleh, Lana;Bollinger, J. Martin, Jr.;Krebs, Carsten
Ia 或 Ib 类核糖核苷酸还原酶 (RNR) 的 β2 亚基在其羧酸桥联的 Fe2II/II 簇与 O2 反应将附近的酪氨酸 (Y) 残基氧化为稳定的自由基 (Y•) 时被激活。在周转过程中，β2 中的 Y• 被认为可通过长距离 (~35 Å) 质子耦合电子转移 (PCET) 步骤将 α2 亚基中的半胱氨酸 (C) 可逆氧化为硫基自由基 (C•)。然后，α2 中的 C• 通过从 C3' 夺取氢原子，引发核糖核苷 5'-二磷酸底物 2' 位的还原。沙眼衣原体 (Ct) 的 I 类 RNR 是新认识的亚类 (Ic) 的原型，其特征是在 β2 位点上存在苯丙氨酸 (F) 残基，通常在该位点上发现必需的基团 Y。我们最近证明，Ct RNR 采用异双核 MnIV/FeIII 簇进行自由基引发。本质上，簇的 MnIV 离子在功能上取代了传统 I 类 RNR 的 Y•。 Ct β2 蛋白还可通过其还原 (MnII/FeII) 金属簇与 O2 反应而自动激活。在该反应中，前所未有的 MnIV/FeIV 中间体几乎按化学计量累积，并通过 FeIV 位点的单电子还原而衰变。这种还原是由近表面残基 Y222 介导的，该残基在经过充分研究的常规 I 类 RNR 中没有功能对应物。在这篇综述中，我们回顾了 Ct RNR 中新型 Mn/Fe 氧化还原辅因子的发现，并总结了我们目前对其如何组装和启动核苷酸还原的理解。
The β2 subunit of a class Ia or Ib ribonucleotide reductase (RNR) is activated when its carboxylate-bridged Fe2II/II cluster reacts with O2 to oxidize a nearby tyrosine (Y) residue to a stable radical (Y•). During turnover, the Y• in β2 is thought to reversibly oxidize a cysteine (C) in the α2 subunit to a thiyl radical (C•) by a long-distance (~35 Å) proton-coupled electron-transfer (PCET) step. The C• in α2 then initiates reduction of the 2' position of the ribonucleoside-5'-diphosphate substrate by abstracting the hydrogen atom from C3'. The class I RNR from Chlamydia trachomatis (Ct) is the prototype of a newly recognized subclass (Ic), which is characterized by the presence of a phenylalanine (F) residue at the site of β2 where the essential radical-harboring Y is normally found. We recently demonstrated that Ct RNR employs a heterobinuclear MnIV/FeIII cluster for radical initiation. In essence, the MnIV ion of the cluster functionally replaces the Y• of the conventional class I RNR. The Ct β2 protein also auto-activates by reaction of its reduced (MnII/FeII) metal cluster with O2. In this reaction, an unprecedented MnIV/FeIV intermediate accumulates almost stoichiometrically and decays by one-electron reduction of the FeIV site. This reduction is mediated by the near-surface residue, Y222, a residue with no functional counterpart in the well-studied conventional class I RNRs. In this review, we recount the discovery of the novel Mn/Fe redox cofactor in Ct RNR and summarize our current understanding of how it assembles and initiates nucleotide reduction.
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