Структурные и окислительно-восстановительные свойства малой лакказы Ssl1 из Streptomyces sviceus

Лакказы (EC 1.10.3.2) относятся к семейству многомедных оксидаз. Они окисляют разнообразные электроннообогащённые субстраты посредством отщепления электронов ионом меди типа 1 в активном центре фермента. Отщеплённые электроны передаются на триядерный медный кластер, где молекулярный кислород служит конечным акцептором электронов и восстанавливается до воды. Считается, что активность лакказы зависит от окислительно-восстановительного потенциала иона меди типа 1. Хотя многочисленные исследования были посвящены выяснению факторов, определяющих окислительно-восстановительный потенциал ионов меди типа 1 в однодоменных купредоксинах и трёхдоменных лакказах, экспериментальные исследования малых двухдоменных лакказ, описанных сравнительно недавно, отсутствуют. В настоящей работе была определена кристаллическая структура малой лакказы Ssl1 из Streptomyces sviceus и выявлены положения, способные влиять на окислительно-восстановительный потенциал Ssl1. На основе этих данных были сконструированы несколько вариантов Ssl1 с повышением окислительно-восстановительного потенциала на 16–81 мВ — с 375 мВ до 391–456 мВ. Мутации остатков, расположенных в непосредственной близости от медного центра типа 1, привели к прогнозируемому повышению окислительно-восстановительного потенциала медного центра; однако удельная активность этих вариантов при окислении 2,6-диметоксифенола, обладающего относительно низким окислительно-восстановительным потенциалом, снизилась. Мутации в участках, более удалённых от меди типа 1, также приводили к повышению окислительно-восстановительного потенциала медного центра и обеспечивали появление вариантов, способных эффективнее, чем Ssl1 дикого типа, окислять субстраты с высоким окислительно-восстановительным потенциалом — 1,2-дигидроксиантрахинон-3-сульфоновую кислоту (Alizarin Red S) и индигокармин. Атомные координаты структуры лакказы Ssl1 из Streptomyces sviceus и структурные факторы депонированы в RCSB Protein Data Bank под регистрационным кодом 4M3H. Взаимодействие Ssl1–Ssl1 было охарактеризовано методом рентгеновской кристаллографии.