His-234是毛白杨对香豆酸∶CoA连接酶的重要酶催化活性残基

摘要：

对香豆酸∶CoA连接酶(4-coumarate∶ coenzyme A ligase,4CL)是植物苯丙烷类代谢途径中的一个重要的酶.4CL以肉桂酸衍生物(香豆酸、咖啡酸、阿魏酸等)、ATP和CoA为底物合成相应的酰基-CoA酯,这些酰基-CoA酯是一系列重要化合物(如木质素)的前体.4CL的酶催化反应分两步进行:第一步以肉桂酸衍生物和Mg2+-ATP为底物合成酰基-AMP,第二步用CoA取代AMP,产生酰基-CoA酯,催化过程中酶的构象产生明显的变化.因为4CL在木质素的合成中所起的作用,这个酶是通过蛋白质工程方法改进林产品质量的重要靶标.我们通过X射线衍射技术,解析了毛白杨对香豆酸∶CoA连接酶l(Pt4CLl)与其中间产物对香豆酰-AMP的复合物晶体结构,与同家族成员结构比对,确定所获得的蛋白质结构为Pt4CL1催化第二步反应,即酰基-CoA酯合成的构象.结构分析表明:His-234残基在Pt4CL1的酶催化机理中起着多重作用,即通过侧链与AMP磷酸基团形成氢键,降低磷酸基团的负电荷,催化CoA的亲核取代反应;侧链可以采取两种不同的构象以调节CoA进入Pt4CL1的催化中心;His-234的侧链还可能夺取CoA巯基的质子,从而增强CoA的亲核反应活性.突变体酶活数据结果也显示His-234对Pt4CL1的活性非常重要,是Pt4CL1催化中心的活性残基.

关键词：木质素合成、4CL、酶活机理、晶体结构、结构-功能关系

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资助基金：grants from Hi-Tech Research and Development Program of China2011AA100203;National Basic Research Program of China 2011CB910300,2011CB911100.国家高技术研究发展计划8632011AA100203;国家重点基础研究发展计划9732011CB910300,2011CB911100

在线出版日期：2014-01-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1165-1172