什么是甲烷单加氧酶的结构与反应化学
化学先生 / 2019-07-29
单加氧酶泛指在结构、生物化学和生物进化上完全不同的一系列酶,这些酶能够催化O2与不同的有机、无机底物发生反应,在原核、真核微生物的分解代谢、消除环境污染物中发挥着重要作用。
除甲烷单加氧酶以外,还包括苯酚羟基化酶、甲苯单加氧酶和烯烃单加氧酶等。这些单加氧酶也是具有溶解性的多组分酶系,只不过用于提供碳源和能源的底物不同,在一定条件下均能够催化各自的碳氢化合物底物进行羟基化或环氧化反应。
目前,在谱学表征方面研究较为深入、全面的是来自于Methylococcusca psulatus Bath和Meth yloeinue trichoe porium OB3b 的甲烷单加氧酶。已获得的结构数据表明,这类酶均含有3~4个组分,其中包括1个含3个亚基的二聚体四级结构羟基化酶(MMOH),如图3-1所示; 1个具有NADH还原性能的还原酶(MMOR),其N端含有叶绿体型的铁氧化还原蛋白城( ferredoxindomain)、C端含有FAD-NAD-核糖结合城(flyvin domain);一个调节蛋白B (MMOB)。通过酶的结构、基因分析证明,这类酶的双核铁活性中心均含有一个羟基氧桥(hydrooxobridge)或羧基桥(carboxylatebridge),类似于核苷酸还原酶和硬脂酰ACP中双核铁羰基桥(diiron oxo bridge)。
对这些酶系的各个组分进行结构表征,有助于闸明该类酶的双核铁活性中心构型及其与催化功能的关系,了解在甲烷和氧分子活化中的电子传递过程和形成的反应中间物,为最终揭示其微观反应机制并对其进行化学模拟打下基础。