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【ACS Catal.】單分子表征揭示二氫葉酸還原酶催化的內(nèi)位效應(yīng)
在同一種酶上對多個反應(yīng)進行取樣的能力對于將稀有中間體與催化作用聯(lián)系起來，以及揭示構(gòu)象變化的作用非常重要。然而，盡管經(jīng)過幾十年的努力，在多重催化轉(zhuǎn)換過程中，非熒光酶的單分子表征一直難以捉摸。

近期，University of Groningen的Giovanni Maglia組利用納米孔電流在大腸桿菌二氫葉酸還原酶（DHFR）催化過程中對五種結(jié)構(gòu)中間體之間的動態(tài)變換進行采樣表征。


圖片來源：ACS Catal.

 

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，內(nèi)位效應(yīng)促進底物與具有特定層級的酶相結(jié)合。然后，氫負(fù)離子轉(zhuǎn)移將酶從封閉構(gòu)象（closed conformation）轉(zhuǎn)換為閉合構(gòu)象（occluded conformation），從而促進還原輔因子NADP+的釋放。

圖片來源：ACS Catal.

 

此外，還觀察到反應(yīng)過程中需要來自多個輔因子結(jié)合事件的自由能來釋放產(chǎn)物并將DHFR切換回反應(yīng)性構(gòu)象。在大腸桿菌中具有高濃度NADP+的情況下，這種催化促進的協(xié)同機制可提高DHFR的催化效率，并且嚴(yán)格控制產(chǎn)物的結(jié)合和釋放可能是復(fù)雜酶反應(yīng)的一個普遍特征。

圖片來源：ACS Catal.

 

參考文獻：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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