Haloalkan dehalogenáza - Haloalkane dehalogenase
| haloalkan dehalogenáza | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Strukturální zastoupení haloalkandehydrogenázy | |||||||||
| Identifikátory | |||||||||
| EC číslo | 3.8.1.5 | ||||||||
| Číslo CAS | 95990-29-7 | ||||||||
| Databáze | |||||||||
| IntEnz | IntEnz pohled | ||||||||
| BRENDA | Vstup BRENDA | ||||||||
| EXPASY | Pohled NiceZyme | ||||||||
| KEGG | Vstup KEGG | ||||||||
| MetaCyc | metabolická cesta | ||||||||
| PRIAM | profil | ||||||||
| PDB struktur | RCSB PDB PDBe PDBsum | ||||||||
| Genová ontologie | AmiGO / QuickGO | ||||||||
| |||||||||
v enzymologie, a haloalkan dehalogenáza (ES 3.8.1.5 ) je enzym že katalyzuje the chemická reakce
- 1-haloalkan + H2Ó primární alkohol + halogenid
Tedy dva substráty tohoto enzymu jsou 1-halogenalkan a H2Ó, zatímco jeho dva produkty jsou primární alkohol a halogenid.
Tento enzym patří do rodiny hydrolázy, konkrétně ty, které působí na halogenidové vazby ve sloučeninách halogenidů uhlíku. The systematické jméno této třídy enzymů je 1-haloalkan halidohydroláza. Mezi další běžně používaná jména patří 1-chlorhexan halidohydroláza, a 1-halogenalkandehalogenáza. Haloalkan dehalogenázy se vyskytují v určitých bakteriích a patří do skupiny alfa-beta hydrolázy, která patří do nadrodiny enzymů. Podílejí se na několika metabolické cesty: Degradace 1,2-dichlorethanu, degradace 1-chlor-n-butanu, degradace hexachlorcyklohexanu, degradace 1,2-dibromethanu, degradace 2-chlorethylvinyletheru a degradace 1,3-dichlorpropenu.
Struktura enzymů a strukturní studie
Strukturálně patří haloalkandehalogenázy k alfa / beta-hydroláza nadčeleď. Jejich aktivní místo je pohřbeno v převážně hydrofobní dutině na rozhraní domény jádra alfa / beta-hydrolázy a domény šroubovicového uzávěru a je spojeno s objemem solventní přístupovými tunely. Zbytky aktivního místa, které jsou nezbytné pro katalýzu, se označují jako katalytická pentáda a obsahují nukleofilní aspartát zbytek, bazický histidin zbytek, aspartát nebo glutamová kyselá část, která slouží jako obecná kyselina, a buď dvě tryptofan zbytky nebo pár tryptofan-asparagin, které slouží ke stabilizaci opouštějícího halogenidového iontu. Rodina halogenalkandehalogenázy v současné době zahrnuje 14 odlišných enzymů s experimentálně potvrzenou dehalogenační aktivitou. Analýza sekvencí a struktur haloalkan dehalogenázy a jejich homology rozdělil rodinu na tři podskupiny, které se liší hlavně složením jejich katalytické domény pentad a cap.
Ke konci roku 2007, 25 struktur byly pro tuto třídu enzymů vyřešeny pomocí PDB přístupové kódy 1B6G, 1BE0, 1BEE, 1 BEZ, 1BN6, 1BN7, 1CIJ, 1CQW, 1CV2, 1D07, 1EDB, 1EDD, 1EDE, 1HDE, 1K5P, 1K63, 1K6E, 1MJ5, 2DHC, 2DHD, 2DHE, 2EDA, 2EDC, 2PKY, a 2YXP.
Enzymový mechanismus
Hlavní reakce je SN2 vytěsnění halogenu pro a hydroxyl skupina odvozená od vody. Pro začátek je aspartát 124 dokonale vyrovnán se substrátem. Odjede z halogenu a vytvoří ester funkční vazba uhlík-kyslík. Po tomto posunutí následuje a hydrolýza reakce s využitím imidazol kruh histidinu 289 jako obecná báze. To zbaví vodu vody, vytvoří čtyřboký meziprodukt na původním esteru a vytvoří imidazolium kation na histidinu. Posledním krokem je beta-odstranění. S nově vytvořeným imidazolovým kationtem připraveným na kyselinu se aspartát 124 vrátí do původního kyselého stavu a rozbije esterovou vazbu, stejně jako deprotonuje histidin 289. Alkohol je vyloučen a halogen je nyní volný anion. V roli usnadňující také probíhají tryptofanové skupiny na periferii aktivního místa. Tyto zbytky poskytují vodíková vazba donorové skupiny k chloridu, když začne procházet reakcí SN2 a stát se aniontem. Druhý tryptofan také zajišťuje tuhost prostřednictvím stáje peptidová vazba aspartovat 124. Drží beta-uhlíkový kyslík na svém místě, takže je v hlavní poloze, aby vytvořil esterovou vazbu.
Průmyslová funkčnost
Řada halogenovaných sloučenin je z hlediska životního prostředí toxický průmyslové vedlejší produkty a bylo navrženo, že haloalkandehalogenázy mohou být jejich vhodnými katalyzátory biodegradace s možnými aplikacemi v bioremediace. V biokatalýze je o tyto enzymy stálý zájem, zejména o výrobu opticky čistých alkoholů. Proto je vhodné identifikovat dehalogenační enzymy selektivita vzory jsou velmi důležité z hlediska jejich průmyslového využití.
Reference
- Keuning S, Janssen DB, Witholt B (1985). "Čištění a charakterizace hydrolytické haloalkandehalogenázy z Xanthobacter autotrophicus GJ10". J. Bacteriol. 163 (2): 635–9. doi:10.1128 / JB.163.2.635-639.1985. PMC 219169. PMID 4019411.
- Scholtz R, Leisinger T, Suter F, Cook AM (1987). „Charakterizace 1-chlorhexan halidohydrolázy, dehalogenázy se širokým rozsahem substrátů od Arthrobacter sp.“. J. Bacteriol. 169 (11): 5016–21. doi:10.1128 / jb.169.11.5016-5021.1987. PMC 213902. PMID 3667524.
- Yokota T, Omori T, Kodama T (1987). "Čištění a vlastnosti haloalkandehalogenázy z Corynebacterium sp. Kmen m15-3". J. Bacteriol. 169 (9): 4049–54. doi:10.1128 / jb.169.9.4049-4054.1987. PMC 213707. PMID 3624201.
- Poelarends GJ, van Hylckama Vlieg JE, Marchesi JR, Freitas Dos Santos LM, Janssen DB (1999). „Degradace 1,2-dibromethanu Mycobacterium sp. Kmen GP1“. J. Bacteriol. 181 (7): 2050–8. doi:10.1128 / JB.181.7.2050-2058.1999. PMC 93616. PMID 10094681.
- Poelarends GJ, Wilkens M, Larkin MJ, van Elsas JD, Janssen DB (1999). "Degradace 1,3-dichlorpropenu pseudomonas cichorii 170". Appl. Environ. Microbiol. 64 (8): 2931–6. doi:10.1128 / AEM.64.8.2931-2936.1998. PMC 106795. PMID 9687453.
- Nagata Y, Miyauchi K, Damborsky J, Manova K, Ansorgova A, Takagi M (1997). „Čištění a charakterizace haloalkandehalogenázy nové třídy substrátu z bakterie degradující gama-hexachlorcyklohexan, Sphingomonas paucimobilis UT26“. Appl. Environ. Microbiol. 63 (9): 3707–10. doi:10.1128 / AEM.63.9.3707-3710.1997. PMC 168677. PMID 9293022.
- Lau E, Kahn K, Bash P, Bruice T (2000). „Důležitost umístění reaktantů při enzymové katalýze: Studie hybridní kvantové mechaniky / molekulární mechaniky haloalkan dehalogense“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97 (18): 9937–43. Bibcode:2000PNAS ... 97,9937L. doi:10.1073 / pnas.97.18.9937. PMC 27632. PMID 10963662.
- Koudelakova T, Chovancova E, Brezovsky J, Monincova M, Fortova A, Jarkovsky J, Damborsky J (2011). "Substrátová specificita haloalkan dehalogenáz" (PDF). Biochem. J. 435 (2): 345–54. doi:10.1042 / bj20101405. PMID 21294712.
- Bogdanovic X, Hesseler M, Palm G, Bornscheuer U, Hinrichs W (2010). „Krystalizace a předběžné rentgenové difrakční studie domnělé haloalkandehalogenázy DppA z Plesiocystis pacifica SIR-I“. Acta Crystallographica oddíl F. 66 (7): 828–30. doi:10.1107 / s1744309110018932. PMC 2898472. PMID 20606284.
- Schindler J, Naranjo P, Honaberger D, Chang C, Brainard J, Vanderberg L, Unkefer C (1999). „Haloalkane dehalogenázy: kinetika v ustáleném stavu a inhibice halogenidů“. Biochemie. 38 (18): 5772–8. doi:10.1021 / bi982853y. PMID 10231528.
- Newman J, Peat T, Richard R, Kan L, Swanson P, Affholter J, Holmes I, Schindler J, Unkefer C, Terwilliger T (1999). "Haloalkane dehalogenázy: struktura enzymu Rhodococcus". Biochemie. 38 (49): 16105–14. doi:10.1021 / bi9913855. PMID 10587433.
- Tratsiak K, Degtjarik O, Drienovska I, Chrast L, Rezacova P, Kuty M, Chaloupkova R, Damborsky J, Kuta Smatanova I (2013). „Krystalografická analýza nových psychrofilních haloalkan dehalogenáz: DpcA od Psychrobacter cryohalolentis K5 a DmxA od Marinobacter sp. ELB17“. Acta Crystallogr. F69 (6): 683–688. doi:10.1107 / S1744309113012979. PMC 3668595. PMID 23722854.
