Science：提醒脂肪酸光脱羧酶作用机制

2021年4月11日讯/BIOON/---光致酶（photoenzyme）是一种常见的生物催化剂，在每个催化轮回中都邑排汇一个光子；它们激起了具备紧张活性的人工光致酶的开辟。脂肪酸光脱羧酶（fatty acid photodecarboxylase, FAP）是一种人造的光致酶，在基于生物的碳氢化合物临盆中具备潜在的利用代价，但其机制还远未被完整相识。

为了说明FAP的作用机理，法国研讨职员应用一系列技术，包含静态和光阴分辩的晶体学和光谱学，以及生化和盘算办法，研讨了小球藻（ Chlorella variabilis）的家养型FAP及其活性位点残基产生变动的变体。相关研讨成果颁发在2021年4月9日的Science期刊上，论文题目为“Mechanism and dynamics of fatty acid photodecarboxylase”。

这些作者解析出分辩率为1.8埃的小球藻FAP的X射线晶体构造，该构造提醒出一个密集的氢键网络将脂肪酸羧基定位在黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）辅因子邻近。

应用自在电子激光和低剂量同步辐射X射线晶体数据解析出的构造进一步突出了氧化型黄素发色团不寻常的蜿蜒形态，并显示蜿蜒角（14°）在光子排汇（步调1）或整个光轮回中没有变动。盘算成果标明，蜿蜒本质上影响了黄素的能级。针对两个激进的活性位点残基R451和C432的家养型FAP及其渐变卵白的构造和光谱阐发标明，这两个残基关于底物和水分子的正确定位以及脂肪酸羧酸盐被1FAD*氧化（家养型FAP中约300 ps）造成FAD●-(步调2)至关紧张。

光阴分辩的红外光谱标明，脱羧产生在这个正向电子转移的准刹时，与量子化学盘算预测的不必要活化能的键裂解和光阴分辩晶体学得到的快照一致。在H2O和D2O缓冲液中的瞬时排汇光谱标明，来自FAD●-的反向电子转移与可互换质子或氢原子的转移耦归并遭到后者的限定（步调3）。出人意料的是，随同着FAD●-在100纳秒内的再氧化（到红移模式的FADRS），年夜部门的CO2产品被转化，很能够转化为碳酸氢盐（从冷冻的FADRS的FTIR光谱揣摸）。盘算标明，这种催化转化波及一个活性位点水分子。

联合光谱、生归天学、晶体学和盘算研讨说明FAP光轮回。图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abd5687。

冷冻-傅里叶变换红外光谱研讨标明，在碳酸氢盐造成（步调4）之前是精氨酸残基的去质子化（步调3）。在室温下，残剩的二氧化碳在1.5μs内分开这种卵白（步调4 ）。从光阴分辩和高温结晶学数据得出的电子密度图中察看到接近C432的残存电子密度，这标明该残基能够在稳定CO2和/或碳酸氢盐方面起作用。通适量子化学盘算确定了烷烃造成的三条路线；图中所示的一条路线得到一系列试验数据的支持。

综上所述，这些作者对FAP的光驱动碳氢化合物的造成进行了具体而全面的表征， FAP使用了十分简单的机制，包含共同的催化步调。他们预计，这些研讨成果将有助于扩大绿色化学对象包。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

D. Sorigué et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abd5687.

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