Введение
Ароматические кольцевые гидроксилирующие диоксигеназы (ARHD) включают два атома диоксигена (O2) в свои субстраты в реакции дигидроксиляции. Продукт представляет собой (замещенный) цис-1,2-дигидроксициклогексадиен, который впоследствии преобразуется в (замещенный) бензогликоль цис-диол-дегидрогеназой. Выявлено большое семейство многокомпонентных мононуклеарных (негемовых) железоокислительных ферментов. Компоненты бактериальных ароматических кольцевых диоксигеназ представляют собой два различных функциональных класса: компоненты гидроксилазы и компоненты переноса электронов. Компоненты гидроксилазы являются либо (αβ) n, либо (α) n олигомерами. Две протезные группы, центр типа Риске [Fe2S2] и мононуклеарное железо, связаны с подединицей α в ферментах типа (αβ) n. Компоненты переноса электронов состоят из флавопротеина (NADH: ферродоксиноксидоредуктазы) и ферродоксина типа Риске [Fe2S2]. В бензоатных и толуатовых 1,2-диоксигеназных системах один белок, содержащий домены редуктазы и ферродоксина типа Риске, передает электроны из NADH в компонент гидроксилазы. В системе фталатодиоксигеназы 4,5 такая же функция выполняется фталатодиоксигеназоредуктазой (PDR). PDR представляет собой один белок, содержащий ферродоксиновые домены, связывающие редуктазу FMN и ферродоксины растительного типа. Таким образом, передачу электронов в системах ARHD можно обобщить следующим образом: NADH → редуктаза FAD или FMN → ферродоксин [Fe2S2] → подединица α гидроксилазы [Fe2S2], Fe
NADH →reductase FAD or FMN → ferredoxin [Fe2S2] → hydroxylase α subunit
[Fe2S2], Fe
Структура
Определена кристаллическая структура гидроксилазного компонента нафталена-1,2-диоксигеназы от Pseudomonas. Белок является (αβ) 3 гексамером. Подединица β относится к классу α+β. У него нет протезных групп, и его роль в катализате неизвестна. Подединицу α можно разделить на два домена: домен Риске, содержащий центр [Fe2S2] и каталитический домен, содержащий мононуклеарное железо активного участка. Домен Риске (остатки 38 158) состоит из четырех β-листов. Общая складка очень похожа на складку растворимого фрагмента белка Риске из митохондриального цитохрома bc1 комплекса сердечного коровьего тела. В центре [Fe2S2] Fe1 координируется двумя цистеиновыми остатками (Cys 81 и Cys 101), в то время как Fe2 координируется атомами Nδ двух гистидиновых остатков (His 83 и His 104). Каталитическая область относится к классу α+β и доминирует девятицепочечный антипараллельный β лист. Железо активного участка находится на дне узкого канала, примерно в 15 Å от поверхности белка. Мононуклеарное железо координируется His 208, His 213, Asp 362 (бидентат) и молекулой воды. Геометрия может быть описана как искаженный октаэдр с одной недостающей лигандой. Структура гексамера предполагает кооперативность между соседними α-субъединениями, где электроны из центра [Fe2S2] в одном α-субъединении (A) передаются в мононуклеарное железо в соседней α-субъединении (B) через AspB 205, которое связано с водородом HisA 104 центра Риске и HisB 208 активного участка.
α+β class. It has no prosthetic groups and its role in catalysis is unknown. The α subunit can be divided into two domains: a Rieske domain that contains the [Fe2S2] center and the catalytic domain that contains the active site mononuclear iron. The Rieske domain (residues 38 158) consists of four β sheets. The overall fold is very similar to that of the soluble fragment of the Rieske protein from bovine heart mitochondrial cytochrome bc1 complex. In the [Fe2S2] center, Fe1 is coordinated by two cysteine residues (Cys 81 and Cys 101) while Fe2 is coordinated by Nδ atoms of two histidine residues (His 83 and His 104). The catalytic domain belongs to the α+β class and is dominated by a nine stranded antiparallel β sheet. The iron of the active site is located at the bottom of a narrow channel, approximately 15 Å from the protein surface. The mononuclear iron is coordinated by His 208, His 213, Asp 362 (bidentate) and a water molecule. The geometry can be described as a distorted octahedral with one ligand missing. The structure of the hexamer suggests cooperativity between adjacent α subunits, where electrons from the [Fe2S2] center in one α subunit (A) are transferred to the mononuclear iron in the adjacent α subunit (B) through AspB 205, which is hydrogen bonded to HisA 104 of the Rieske center and HisB 208 of the active site.