Crystal structure of PhnZ in complex with substrate reveals a di-iron oxygenase mechanism for catabolism of organophosphonates
Notice bibliographique
Résumé
The enzymes PhnY and PhnZ comprise an oxidative catabolic pathway that enables marine bacteria to use 2-aminoethylphosphonic acid as a source of inorganic phosphate. PhnZ is notable for catalyzing the oxidative cleavage of a carbon-phosphorus bond using Fe(II) and dioxygen, despite belonging to a large family of hydrolytic enzymes, the HD-phosphohydrolase superfamily. We have determined high-resolution structures of PhnZ bound to its substrate, (R)-2-amino-1-hydroxyethylphosphonate (2.1 Å), and a buffer additive, l-tartrate (1.7 Å). The structures reveal PhnZ to have an active site containing two Fe ions coordinated by four histidines and two aspartates that is strikingly similar to the carbon-carbon bond cleaving enzyme, myo-inositol-oxygenase. The exception is Y24, which forms a transient ligand interaction at the dioxygen binding site of Fe2. Site-directed mutagenesis and kinetic analysis with substrate analogs revealed the roles of key active site residues. A fifth histidine that is conserved in the PhnZ subclade, H62, specifically interacts with the substrate 1-hydroxyl. The structures also revealed that Y24 and E27 mediate a unique induced-fit mechanism whereby E27 specifically recognizes the 2-amino group of the bound substrate and toggles the release of Y24 from the active site, thereby creating space for molecular oxygen to bind to Fe2. Structural comparisons of PhnZ reveal an evolutionary connection between Fe(II)-dependent hydrolysis of phosphate esters and oxidative carbon-phosphorus or carbon-carbon bond cleavage, thus uniting the diverse chemistries that are found in the HD superfamily.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».