on style="white-space: normal; text-indent: 2em;">自由基S-腺苷-L-甲硫氨酸（SAM）酶存在于很多生命体中催化一系列惊人的反应，其中一些反应在生物合成医药有用的化合物（如抗生素或生物燃料）方面具有潜在的应用。自由基SAM（RS）酶具有部分或全部TIM桶折叠结构，其保守基序CX3CX2C的三个半胱氨酸与[4Fe−4S]簇相结合。[4Fe−4S]中独特的铁簇与SAM的{attr}3229{/attr}和羧酸配位，形成催化机理中心的配位络合物。RS酶的催化作用是通过启动还原簇[4Fe−4S]1+的电子转移到SAM的磺酸基上，导致SAM的S−C5′键的还原裂解；这种还原裂解导致有机金属中间体Ω的形成，其中5′-脱氧腺苷的5′-C直接与[4Fe−4S]簇中的铁结合。起初令人惊讶的是，在广泛的RS酶中观察到Ω，并被认为是RS超家族中的关键中间体。在RS反应中，提出了Ω Fe−C5′键的均裂产生5′-脱氧腺苷自由基（5′-dAdo•），随后从底物中提取氢原子以启动RS酶催化作用。在罕见的情况下，5′-dAdo•直接添加到底物双键的sp2碳中，生成腺苷化产物。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
为了证明5′-dAdo•自由基是否是RS酶促反应中可观察到的真正中间产物，Montana State University的Joan B. Broderick团队使用冷冻猝灭技术和电子顺磁共振（EPR）光谱来提供腺苷化反应中反应途径的快照，腺苷化反应由自由基SAM酶丙酮酸甲酸裂解酶激活酶催化，该酶位于含有脱氢丙氨酸残基的肽基上，取代目标甘氨酸。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
反应通过有机金属中间体Ω的初始形成进行，冷冻Ω的热退火将其转化为第二顺磁物质，第二个物种是在中间时间使用冷冻淬火直接生成的，并通过同位素标记和EPR光谱明确确定为肽底物腺苷化产生的三级肽基。在中间时间淬火的样品中，通过冷冻时的热退火和光谱减法发现了另外一种顺磁物种，即SAM衍生的5′-脱氧腺苷自由基（5′-dAdo•）。5′-dAdo•和第三肽自由基EPR信号的时间过程表明，前者产生后者。因此，这些结果支持了Ω通过Fe−C5′键均裂释放5′-dAdo•的机制，5′-dAdo•攻击肽底物的脱氢丙氨酸残基，形成腺苷化肽自由基物种。
图片来源：J. Am. Chem. Soc.
参考文献：Mechanism of Radical S‑Adenosyl-L-methionine Adenosylation: Radical Intermediates and the Catalytic Competence of the 5′-Deoxyadenosyl Radical
J. Am. Chem. Soc.
DOI: 10.1021/jacs.1c13706
原文作者：MaikeN. Lundahl, Raymond Sarksian, Hao Yang, Richard J. Jodts, Adrien Pagnier,Donald F. Smith, Martín A. Mosquera, Wilfred A. van der Donk, Brian M. Hoffman,William E. Broderick, and Joan B. Broderick*
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