单分子表征揭示二氢叶酸还原酶催化的内位效应

在同一种酶上对多个反应进行取样的能力对于将稀有中间体与催化作用联系起来，以及揭示构象变化的作用非常重要。然而，尽管经过几十年的努力，在多重催化转换过程中，非荧光酶的单分子表征一直难以捉摸。

近期，University of Groningen的Giovanni Maglia组利用纳米孔电流在大肠杆菌二氢叶酸还原酶（DHFR）催化过程中对五种结构中间体之间的动态变换进行采样表征。

图片来源：ACS Catal.

研究结果发现，内位效应促进底物与具有特定层级的酶相结合。然后，氢负离子转移将酶从封闭构象（closed conformation）转换为闭合构象（occluded conformation），从而促进还原辅因子NADP⁺的释放。

图片来源：ACS Catal.

此外，还观察到反应过程中需要来自多个辅因子结合事件的自由能来释放产物并将DHFR切换回反应性构象。在大肠杆菌中具有高浓度NADP⁺的情况下，这种催化促进的协同机制可提高DHFR的催化效率，并且严格控制产物的结合和释放可能是复杂酶反应的一个普遍特征。

图片来源：ACS Catal.

参考文献：Single-Molecule Sampling of Dihydrofolate Reductase Shows Kinetic Pauses and an Endosteric Effect Linked to Catalysis

ACS Catal. 2022, 12, 1228−1236

原文作者：Nicole Stéphanie Galenkamp and Giovanni Maglia*

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