Proton Relay Network in the Bacterial P450s: CYP101A1 and CYP101D1.
Proton Relay Network in the Bacterial P450s: CYP101A1 and CYP101D1.
复制标题
DOI：
10.1021/acs.biochem.0c00329
复制
发表时间：
2020-08-11
期刊：
影响因子：
2.9
通讯作者：
Poulos TL
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Amaya JA;Batabyal D;Poulos TL
细胞色素p450是自然界最强大的催化剂之一。它们激活分子二氧形成高价铁基中间体（化合物I和II）的能力使从简单的环氧化到更复杂的C-H键氧化的广泛化学反应成为可能。氧活化是通过还原二氧亚铁络合物来实现的，这需要从氧化还原伙伴转移一个电子并随后进行双质子化，以产生一个水分子和一个铁基卟啉π-阳离子自由基（化合物I）。先前对细胞色素p450的CYP101家族的研究表明，保守活性位点Asp25X残基在质子化事件中的重要性，尽管其确切作用尚未揭示。为了进一步探索氧活化中质子的来源，我们分析了P450cam和CYP101D1中25X位置的Asp到Glu突变的影响。这种突变使P450cam失活，但不使CYP101D1失活。一系列的诱变、晶体学、动力学和分子动力学研究表明，这种突变将P450cam锁定为一个封闭的、无活性的构象。在CYP101D1中，D259E突变体将限速步骤改变为P450-氧配合物的还原，从而为P450催化中质子耦合电子转移的关键步骤打开了一扇窗。
Cytochrome P450s are among nature’s most powerful catalysts. Their ability to activate molecular dioxygen to form high-valent ferryl intermediates (Compounds I and II) enables a wide array of chemistries ranging from simple epoxidations to more complicated C–H bond oxidations. Oxygen activation is achieved by reduction of the ferrous dioxygen complex, which requires the transfer of an electron from a redox partner and subsequent double protonation to yield a water molecule and a ferryl porphyrin π-cation radical (Compound I). Previous studies of the CYP101 family of cytochrome P450s demonstrated the importance of the conserved active site Asp25X residue in this protonation event, although its precise role is yet to be unraveled. To further explore the origin of protons in oxygen activation, we analyzed the effects of an Asp to Glu mutation at the 25X position in P450cam and in CYP101D1. This mutation inactivates P450cam but not CYP101D1. A series of mutagenic, crystallographic, kinetic, and molecular dynamics studies indicate that this mutation locks P450cam into a closed, inactive conformation. In CYP101D1, the D259E mutant changes the rate-limiting step to reduction of the P450-oxy complex, thus opening a window into the critical proton-coupled electron transfer step in P450 catalysis.
登录
查看更多内容
DOI：
10.1111/j.1432-1033.1977.tb11847.x
发表时间：
1977-01-01
期刊：
EUROPEAN JOURNAL OF BIOCHEMISTRY
影响因子：
--
作者：
LANGE, R;BONFILS, C;DEBEY, P
通讯作者：
DEBEY, P
影响因子：
5.5
作者：
Roe, Daniel R.;Cheatham, Thomas E., III
通讯作者：
Cheatham, Thomas E., III
影响因子：
5.6
作者：
POULOS, TL;FINZEL, BC;HOWARD, AJ
通讯作者：
HOWARD, AJ
影响因子：
8.6
作者：
Sehnal D;Svobodová Vařeková R;Berka K;Pravda L;Navrátilová V;Banáš P;Ionescu CM;Otyepka M;Koča J
通讯作者：
Koča J
影响因子：
8
作者：
Hollingsworth, Scott A.;Poulos, Thomas L.
通讯作者：
Poulos, Thomas L.