Кристаллическая структура лакказы из гриба Trametes versicolor с разрешением 1,90 Å, содержащей полный набор атомов меди

Лакказа представляет собой полифенолоксидазу, относящуюся к семейству синих многомедных оксидаз. Эти ферменты катализируют одноэлектронное окисление четырех молекул восстанавливающего субстрата одновременно с четырехэлектронным восстановлением молекулярного кислорода до воды. Лакказы окисляют широкий спектр субстратов, преимущественно фенольные соединения. В присутствии медиаторов грибные лакказы характеризуются расширенным субстратным спектром и способны окислять соединения с окислительно-восстановительным потенциалом, превышающим их собственный. До настоящего времени была описана только одна кристаллическая структура лакказы в неактивной форме с удаленной медью типа 2. В настоящей работе представлена первая кристаллическая структура активной лакказы, содержащей полный набор атомов меди, полный полипептидный цепной фрагмент и семь углеводных остатков. Несмотря на присутствие всех атомов меди в новой структуре, укладки двух лакказ весьма сходны. Однако координация атомов меди типа 3 существенно различается. Геометрия трехъядерного медного кластера в лакказе Trametes versicolor сходна с геометрией, обнаруженной в структурах аскорбатоксидазы и церулоплазмина млекопитающих, что указывает на общий механизм реакции окисления меди и восстановления O2. В отличие от большинства синих медьсодержащих белков, атом меди типа 1 в лакказе T. versicolor не имеет аксиального лиганда и является лишь трехкоординированным. Ранее умеренное повышение окислительно-восстановительного потенциала связывали с отсутствием аксиального лиганда. На основании представленных структурных данных и сравнений последовательностей предложен механизм, объясняющий, каким образом лакказы могут регулировать свой окислительно-восстановительный потенциал в диапазоне до 200 мВ.