Механизмы восстановления диоксида кислорода в лакказах: структурные и модельные исследования переноса протонов

ВВЕДЕНИЕ: Лакказы — это ферменты, сопрягающие окисление субстратов с восстановлением диоксида кислорода до воды. Они являются наиболее простыми представителями семейства мультикупровых оксидаз и содержат как минимум два типа медных центров: моноядерный центр T1 и триядерный центр, включающий два иона меди T3 и один ион меди T2. Окисление субстрата происходит в моноядерном центре, тогда как восстановление кислорода до воды — в триядерном центре. РЕЗУЛЬТАТЫ: В настоящем исследовании лакказа CotA из Bacillus subtilis использовалась в качестве модели для изучения механизмов, протекающих на молекулярном уровне, с особым вниманием к триядерному центру. Были определены структуры холобелка и окисленной формы апобелка, ранее реконституированной in vitro с Cu(I). В первом случае между ионами меди T3 обнаружена частица диоксида кислорода, тогда как во втором присутствует одноатомный кислород, интерпретируемый здесь как гидроксид-ион. УФ/видимые спектры этих двух форм были проанализированы в кристаллах и сопоставлены с данными, полученными в растворе. Теоретические расчеты для этих и других структур CotA использовали для выявления групп, которые могут отвечать за проведение протонов, необходимых для восстановления диоксида кислорода до воды. ВЫВОДЫ: Полученные результаты свидетельствуют о том, что Glu498 является единственной протон-активной группой вблизи триядерного центра. Это убедительно указывает на то, что данный остаток может отвечать за проведение протонов, необходимых для восстановления. Результаты сопоставлены с другими доступными данными по этим ферментам, что позволило выявить сходства и различия между лакказами и мультикупровыми оксидазами.