Галоалкан дегалогеназа
| галоалкан дегалогеназа | |||
|---|---|---|---|
 Структурное представление галоалкандегидрогеназы | |||
| Идентификаторы | |||
| Номер ЕС. | 3.8.1.5 | ||
| Номер CAS. | 95990-29-7 | ||
| Базы данных | |||
| ИнтЭнк | вид IntEnz | ||
| БРЕНДА | БРЕНДА запись | ||
| Экспаси | Просмотр NiceZyme | ||
| КЕГГ | КЕГГ запись | ||
| МетаЦик | метаболический путь | ||
| ПРЯМОЙ | профиль | ||
| PDB Структуры | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||
| Генная онтология | АмиГО / QuickGO | ||
| |||
В энзимологии галоалкандегалогеназа КФ ( , 3.8.1.5 ) — фермент катализирующий реакцию химическую .
- 1-галогеналкан + H 2 O первичный спирт + галогенид
Таким образом, двумя субстратами этого фермента являются 1-галогеналкан и H 2 O , тогда как двумя его продуктами являются первичный спирт и галогенид .
Этот фермент принадлежит к семейству гидролаз , в частности тех, которые действуют на галогенидные связи в соединениях галогеноуглерода. Систематическое название этого класса ферментов — 1-галогеналкангалидогидролаза . Другие общеупотребительные названия включают 1-хлоргексангалидогидролазу и 1-галогеналкандегалогеназу . Галоалкандегалогеназы обнаружены у некоторых бактерий и принадлежат к суперсемейству ферментов альфа-бета-гидролаз. Они участвуют в нескольких метаболических путях : деградации 1,2-дихлорэтана, деградации 1-хлор-н-бутана, деградации гексахлорциклогексана, деградации 1,2-дибромэтана, деградации 2-хлорэтилвинилового эфира и деградации 1,3-дихлорпропена.
Структура фермента и структурные исследования
[ редактировать ]По структуре галоалкандегалогеназы относятся к суперсемейству альфа/бета- гидролаз . Их активный центр скрыт в преимущественно гидрофобной полости на границе ядра домена альфа/бета-гидролазы и домена спиральной крышки и соединен с объемом растворителя туннелями доступа. Остатки активного центра, которые необходимы для катализа, называются каталитической пентадой и включают нуклеофильный остаток аспартата , основной остаток гистидина , фрагмент аспарагиновой или глутаминовой кислоты, который служит основной кислотой, и либо два остатка триптофана , либо триптофан. -аспарагиновая пара, служащая для стабилизации уходящего галогенид-иона. Семейство галогеналкандегалогеназ в настоящее время включает 14 различных ферментов с экспериментально подтвержденной дегалогенирующей активностью. Анализ последовательностей и структур галоалкандегалогеназ и их гомологов разделил семейство на три подсемейства, которые различаются главным образом составом каталитической пентады и кэп-домена.
По состоянию на конец 2007 года 25 структур для этого класса ферментов было решено PDB с кодами доступа 1B6G , 1BE0 , 1BEE , 1BEZ , 1BN6 , 1BN7 , 1CIJ , 1CQW , 1CV2 , 1D07 , 1EDB , 1EDD , 1EDE , 1HDE . , 1K5P , 1K63 , 1K6E , 1MJ5 , 2DHC , 2DHD , 2DHE , 2EDA , 2EDC , 2PKY и 2YXP .
Ферментативный механизм
[ редактировать ]Основная реакция — SN2 замещение галогена на гидроксильную группу, полученную из воды. Начнем с того, что аспартат 124 идеально совмещается с субстратом. Он отгоняет галоген и образует углерод-кислородную связь сложноэфирной группы . После этого замещения происходит реакция гидролиза с использованием имидазольного кольца гистидина 289 в качестве основного основания. Это приведет к депротонированию воды, образованию тетраэдрического промежуточного соединения в исходном сложном эфире и созданию катиона имидазолия в гистидине. Последний шаг – бета- элиминация . Когда вновь образовавшийся катион имидазолия готов стать кислотой, аспартат 124 возвращается в исходное кислотное состояние и разрывает сложноэфирную связь, а также депротонирует гистидин 289. Спирт удаляется, и галоген теперь становится свободным анионом. Облегчающую роль играют также триптофановые группы на периферии активного центра. Эти остатки обеспечивают донорные группы водородной связи для хлорида, когда он начинает подвергаться реакции SN2 и становится анионом. Второй триптофан также обеспечивает жесткость за счет стабильной пептидная связь с аспартатом 124. Он удерживает бета-углеродный кислород на месте, так что он находится в лучшем положении для образования сложноэфирной связи.
Промышленная функциональность
[ редактировать ]Ряд галогенированных соединений являются экологически токсичными промышленными побочными продуктами, и было высказано предположение, что галогеналкандегалогеназы могут быть полезными катализаторами их биоразложения с потенциальным применением в биоремедиации . В биокатализе к этим ферментам существует постоянный интерес, особенно для производства оптически чистых спиртов. Поэтому идентификация дегалогенирующих ферментов с соответствующими характеристиками селективности очень важна с точки зрения их промышленного применения.
Ссылки
[ редактировать ]- Кеунинг С., Янссен Д.Б., Витолт Б. (1985). «Очистка и характеристика гидролитической галогеналкандегалогеназы из Xanthobacter autotropicus GJ10» . Дж. Бактериол . 163 (2): 635–9. дои : 10.1128/JB.163.2.635-639.1985 . ПМК 219169 . ПМИД 4019411 .
- Шольц Р., Лейзингер Т., Сутер Ф., Кук А.М. (1987). «Характеристика 1-хлоргексангалоидгидролазы, дегалогеназы широкого спектра субстратов из Arthrobacter sp» . Дж. Бактериол . 169 (11): 5016–21. дои : 10.1128/jb.169.11.5016-5021.1987 . ПМК 213902 . ПМИД 3667524 .
- Ёкота Т., Омори Т., Кодама Т. (1987). «Очистка и свойства галоалкандегалогеназы из штамма Corynebacterium sp. m15-3» . Дж. Бактериол . 169 (9): 4049–54. дои : 10.1128/jb.169.9.4049-4054.1987 . ПМК 213707 . ПМИД 3624201 .
- Поеларендс Г.Дж., ван Хилкама Влиг Дж.Э., Маркези Дж.Р., Фрейтас Дос Сантос Л.М., Янссен Д.Б. (1999). «Деградация 1,2-дибромэтана штаммом GP1 Mycobacterium sp.» . Дж. Бактериол . 181 (7): 2050–8. дои : 10.1128/JB.181.7.2050-2058.1999 . ПМК 93616 . ПМИД 10094681 .
- Поеларендс Г.Дж., Уилкенс М., Ларкин М.Дж., ван Эльсас Дж.Д., Янссен Д.Б. (1999). «Разложение 1,3-дихлорпропена псевдомонадой цикории 170» . Прил. Окружающая среда. Микробиол . 64 (8): 2931–6. дои : 10.1128/АЕМ.64.8.2931-2936.1998 . ПМЦ 106795 . ПМИД 9687453 .
- Нагата Ю, Мияучи К, Дамборски Дж, Манова К, Ансоргова А, Такаги М (1997). «Очистка и характеристика галоалкандегалогеназы нового класса субстратов из бактерии, разлагающей гамма-гексахлорциклогексан, Sphingomonas paucimobilis UT26» . Прил. Окружающая среда. Микробиол . 63 (9): 3707–10. дои : 10.1128/АЕМ.63.9.3707-3710.1997 . ПМК 168677 . ПМИД 9293022 .
- Лау Э., Кан К., Баш П., Брюс Т. (2000). «Важность позиционирования реагентов в ферментативном катализе: гибридное квантово-/молекулярно-механическое исследование дегалогена галогеналкана» . Учеб. Натл. акад. наук. США . 97 (18): 9937–43. Бибкод : 2000PNAS...97.9937L . дои : 10.1073/pnas.97.18.9937 . ПМК 27632 . ПМИД 10963662 .
- Куделакова Т, Чованцова Е, Брезовский Дж, Монинцова М, Фортова А, Жарковский Дж, Дамборски Дж (2011). «Субстратная специфичность галоалкандегалогеназ» (PDF) . Биохим. Дж. 435 (2): 345–54. дои : 10.1042/bj20101405 . ПМИД 21294712 .
- Богданович X, Хесселер М, Палм Г, Борншойер Ю, Хинрикс В (2010). «Кристаллизация и предварительные рентгеноструктурные исследования предполагаемой галоалкандегалогеназы DppA из Plesiocystis pacifica SIR-I» . Acta Crystallographica Раздел F. 66 (7): 828–30. дои : 10.1107/s1744309110018932 . ПМЦ 2898472 . ПМИД 20606284 .
- Шиндлер Дж., Наранхо П., Хонабергер Д., Чанг С., Брейнард Дж., Вандерберг Л., Ункефер С. (1999). «Галоалкандегалогеназы: стационарная кинетика и галогенидное ингибирование». Биохимия . 38 (18): 5772–8. дои : 10.1021/bi982853y . ПМИД 10231528 .
- Ньюман Дж., Пит Т., Ричард Р., Кан Л., Суонсон П., Аффхолтер Дж., Холмс И., Шиндлер Дж., Ункефер С., Тервиллигер Т. (1999). «Галоалкандегалогеназы: структура фермента Rhodococcus». Биохимия . 38 (49): 16105–14. дои : 10.1021/bi9913855 . ПМИД 10587433 .
- Трациак К, Дегтярик О, Дриеновска И, Храст Л, Резакова П, Куты М, Чалупкова Р, Дамборский Ю, Кута Сматанова И (2013). «Кристаллографический анализ новых психрофильных галоалкандегалогеназ: DpcA из Psychrobacter криогалолентис K5 и DmxA из Marinobacter sp. ELB17» . Акта Кристаллогр . Ф69 (6): 683–688. дои : 10.1107/S1744309113012979 . ПМЦ 3668595 . ПМИД 23722854 .
