Identification of an Acyl-Enzyme Intermediate in a <i>meta</i>-Cleavage Product Hydrolase Reveals the Versatility of the Catalytic Triad
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Notice bibliographique
Résumé
Meta-cleavage product (MCP) hydrolases are members of the α/β-hydrolase superfamily that utilize a Ser-His-Asp triad to catalyze the hydrolysis of a C-C bond. BphD, the MCP hydrolase from the biphenyl degradation pathway, hydrolyzes 2-hydroxy-6-oxo-6-phenylhexa-2,4-dienoic acid (HOPDA) to 2-hydroxypenta-2,4-dienoic acid (HPD) and benzoate. A 1.6 Å resolution crystal structure of BphD H265Q incubated with HOPDA revealed that the enzyme's catalytic serine was benzoylated. The acyl-enzyme is stabilized by hydrogen bonding from the amide backbone of 'oxyanion hole' residues, consistent with formation of a tetrahedral oxyanion during nucleophilic attack by Ser112. Chemical quench and mass spectrometry studies substantiated the formation and decay of a Ser112-benzoyl species in wild-type BphD on a time scale consistent with turnover and incorporation of a single equivalent of (18)O into the benzoate produced during hydrolysis in H(2)(18)O. Rapid-scanning kinetic studies indicated that the catalytic histidine contributes to the rate of acylation by only an order of magnitude, but affects the rate of deacylation by over 5 orders of magnitude. The orange-colored catalytic intermediate, ES(red), previously detected in the wild-type enzyme and proposed herein to be a carbanion, was not observed during hydrolysis by H265Q. In the newly proposed mechanism, the carbanion abstracts a proton from Ser112, thereby completing tautomerization and generating a serinate for nucleophilic attack on the C6-carbonyl. Finally, quantification of an observed pre-steady-state kinetic burst suggests that BphD is a half-site reactive enzyme. While the updated catalytic mechanism shares features with the serine proteases, MCP hydrolase-specific chemistry highlights the versatility of the Ser-His-Asp triad.
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Prédiction distillée sur la base complète
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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