Каталитическая эффективность лакказ базидиомицетов: окислительно-восстановительный потенциал и структура кармана связывания субстрата

Лакказы представляют собой медьсодержащие оксидазы, катализирующие одноэлектронное отщепление от различных фенольных и нефенольных соединений, сопровождающееся восстановлением молекулярного кислорода до воды. Хорошо известно, что лакказы из разных источников обладают различной субстратной специфичностью, однако точные причины этих различий остаются неясными. Целью данной работы было изучение особенностей субстратной специфичности четырех лакказ базидиомицетных грибов Trametes hirsuta, Coriolopsis caperata, Antrodiella faginea и Steccherinum murashkinskyi, различающихся окислительно-восстановительными потенциалами медных центров T1 и структурой карманов связывания субстрата. Активность ферментов по отношению к 20 монofenольным соединениям и четырем фенольным красителям измеряли спектрофотометрически. Кинетические параметры окисления четырех лигнанов и лигнаноподобных субстратов определяли путем мониторинга потребления кислорода. При окислении монofenольных субстратов с высоким окислительно-восстановительным потенциалом (>700 мВ) и практически всех крупных субстратов, включая фенольные красители и лигнаны, определяющую роль играла разность окислительно-восстановительных потенциалов фермента и субстрата (ΔE). Для монofenольных субстратов с низким окислительно-восстановительным потенциалом ΔE не оказывала прямого влияния на активность лакказ. В отдельных случаях на конечную каталитическую эффективность также влияли структура крупных субстратов, таких как красители и лигнаны, а также некоторые структурные особенности лакказ, включая гибкость петель кармана связывания субстрата и определенные аминокислотные остатки в ключевых положениях.