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

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.