万能生物催化剂全长晶体结构获破解(2)

第二类是CYP116，该研究所涉及的CYP116B46就属于这一类。这类P450由氮端的 heme布局域和碳端的邻苯二甲酸二加氧酶还原酶类布局域（PDR）构成，PDR包括了FMN-依赖的还原酶布局域与铁氧还卵白布局域。

第二类自给自足P450酶布局域分列      郭瑞庭供图

自给自足P450酶的一条多肽链内是如何将电子从碳端通报到氮端的血红素的？由于30多年来恒久缺乏全长的卵白质布局信息，在该项研究之前尚不清楚。

英国曼彻斯特大学化学生物学传授萨宾·L·弗利奇（Sabine L. Flitsch）说：“得到全长酶是一项了不得的成绩。”很多小组，包罗她本身的小组，都试图理会这些布局，因为它们作为生物催化剂具有重大的应用潜力。

“可以说晶体制备已经逾越科学，险些成为一门艺术。”陈纯琪说，要想得到一个完整的大卵白晶体布局，其难度可想而知。

该研究所用的CYP116B46相对不变，加上郭瑞庭长年从事晶体制备和布局理会事情积聚的富厚履历，他们得以操作X射线晶体学对其完整的晶体布局举办理会。

布局阐明表白，在这种酶中，FMN足够靠近铁硫簇以实现直接电子转移；但血红素离铁硫簇太远，不答允电子直接转移，而是依靠5个“二传手”氨基酸实现通报。

“我们理会了来历于CYP116B46全长的晶体布局，且成立了清晰的酶布局模子。”郭瑞庭说，这条持续性的多肽折叠成三个布局域，由两段毗连肽相连，从氮端到碳端依序为：血红素团结域、还原酶布局域和铁氧还卵白布局域。

郭瑞庭先容，布局理会后发明，CYP116B46三个布局域的分列与电子通报的偏向竟然很是一致。血红素团结域的底物团结区朝向外，有利于底物进入团结，这显示布局的分列相当公道。个中，还原酶布局域和铁氧还卵白布局域的直线间隔为7.9Å，有利于电子的直接通报。

“科学家普遍认为，小于8 Å的间隔是电子可以直接通报已往的。”郭瑞庭说。

另一方面，铁氧还卵白布局域和血红素的直线间隔达25.3 Å，高出今朝认定的有效直接电子通报间隔。

5个“二传手”通报电子

“在这两个氧化还原中心之间，由其他帮助因子来辅佐电子传送的大概性较低。”郭瑞庭表明说，因为布局显示二者之间的通道狭窄，缺乏其他帮助因子团结的特征。另一方面，思量到氨基酸也是一种电子载体，所以二者之间的氨基酸也有大概在电子传送的进程中饰演重要脚色。

“此刻我们有时机设计还原酶布局域和电子转移途径。”陈纯琪说。

为了阐明这些氨基酸的侧链基团对付CYP116B46酶活性的影响，他们将这些位点别离突酿成丙氨酸，并举办产品生成量的测定来评估每个氨基酸饰演的脚色。

郭瑞庭先容，酶活测试功效显示，R388、R718、E723、S726和E729的丙氨酸突变体活性明明下降。将这些位点再次标定在布局上，可以看出大抵的电子通报偏向。

R378A突变体卵白质缺乏血红素造成的赤色，一氧化碳处理惩罚后也没有呈现接收峰带移的现象。加上R378的地址位置相近血红素，猜测R378大概与团结血红素相关。因此，R378A的突变造成的效应越发巨大，需要进一步尝试才气判定此一位点对付CYP116B46电子通报的影响。

[2Fe-2S] 与heme通道的氨基酸突变验证         郭瑞庭供图