双铁酶介导的氮杂环丁烷药效团的生物组成以及分子机制
发布时间：2025-11-24 10:26:21 来源：bob网站
近来，武汉大学陈文青课题组、张郑宇课题组与厦门大学王斌举课题组打开深度协作，在氮杂环丁烷(Azetidine)药效团的生物组成研讨中取得重要打破，相关效果以“A two-metalloenzyme cascade constructs the azetidine-containing pharmacophore”为题，宣布在2025年9月30日的期刊上。武汉大学陈文青教授、厦门大学王斌举教授与武汉大学张郑宇副教授为论文通讯作者，武汉大学博士后龚蓉、博士研讨生瞿瑶与厦门大学博士后刘佳为一起榜首作者。 非血红素双铁酶HDO宗族（HO-like Diiron Oxidases and Oxygenases）是近年来遭到广泛重视的一类金属酶。该宗族能经过活化氧气生成多种含氧活性中间体，从而催化多种具有挑战性的氧化反响。与经典非血红素双铁酶宗族（FDOs）比较，HDO宗族在结构上具有十分显着特征：其双铁中心出现超长间隔，配位环境更为灵活多样，导致其反响过程中或许构成的活性中间体具有更高的多样性与不确定性。提醒HDO双铁酶宗族的催化反响机制，关于知道铁酶对氧气的活化机制，探究酶环境关于催化反响的微观调控效果具有极端重大意义。 近来，武汉大学陈文青课题组、张郑宇课题组与厦门大学王斌举课题组打开深度协作，在氮杂环丁烷(Azetidine)药效团的生物组成研讨中取得重要打破。研讨团队证明L-异亮氨酸作为开始底物在蝶蛉依靠铁酶PolE和双铁酶PolF的次序催化下，阅历去饱满与C-N环化，构成终究产品聚肟酸(1)。其间，经过生化试验与结构生物学手法初次判定出PolF为HDO超宗族的新成员，清晰其催化功用，并结合多标准理论模仿办法（包含分子动力学模仿MD，量子化学核算QM，量子化学-分子力学QM/MM核算）阐明晰该双铁酶PolF催化氧气活化以及分子内CN环化反响的新颖分子机制。 图1：a.聚肟酸的生物组成途径；b.去饱满异亮氨酸与PolF酶配位结构。 依据停流光谱试验成果，PolF酶中的双铁中心可以活化氧气，生成一种-过氧-Fe2(III/III)中间体（P物种）。根据量子力学（QM）核算的热力学剖析标明，该P物种可从周围蛋白环境中接纳一个质子，转化为Fe(III)Fe(III)-OOH物种。进一步的QM/MM核算提醒，在富含色氨酸的部分微环境中，间隔底物最近的残基W63可向Fe(III)Fe(III)-OOH供给一个电子，促进其过氧键产生均裂，终究构成一种由色氨酸安稳的新式高价中间体（W辅佐的X物种）。该X物种为初次报导，其发现进一步丰厚了HDO宗族中高价态中间体的结构与功用认知。 图2：PolF的催化机理研讨。a.经过QM/MM核算取得的PolF催化底物2产生分子内环化反响生成产品1的势能面（kcal/mol）；b. PolF催化底物2生成产品1的分子内环化反响中触及的要害中间体结构。 在后续反响中，X物种中的高反响活性的FeIV=O可攫取底物CH键，生成安稳的烯丙基自由基，随后，FeIIIOH活化底物NH键，构成氮中心自由基，两者一起构成底物双自由基中间体。与此同时，W63自由基从双铁中心接纳一个电子回归中性状况。终究，经双自由基耦合过程完结C-N环化反响，生成方针氮杂四元环产品。当W63骤变后，W217和W263亦可作为代替的电子供体辅佐X物种生成，并经过骤变试验得到了验证。 该研讨经过试验探究与理论模仿的深层次地交融，不只拓宽了HDO超宗族的催化反响鸿沟，也解析了双铁酶催化氧气活化以及C-N环化的新颖分子机制。（来历：科学网）
