Redox-coupled proton transfer mechanism in nitrite reductase revealed by femtosecond crystallography
Notice bibliographique
Résumé
Proton-coupled electron transfer (PCET), a ubiquitous phenomenon in biological systems, plays an essential role in copper nitrite reductase (CuNiR), the key metalloenzyme in microbial denitrification of the global nitrogen cycle. Analyses of the nitrite reduction mechanism in CuNiR with conventional synchrotron radiation crystallography (SRX) have been faced with difficulties, because X-ray photoreduction changes the native structures of metal centers and the enzyme-substrate complex. Using serial femtosecond crystallography (SFX), we determined the intact structures of CuNiR in the resting state and the nitrite complex (NC) state at 2.03- and 1.60-Å resolution, respectively. Furthermore, the SRX NC structure representing a transient state in the catalytic cycle was determined at 1.30-Å resolution. Comparison between SRX and SFX structures revealed that photoreduction changes the coordination manner of the substrate and that catalytically important His255 can switch hydrogen bond partners between the backbone carbonyl oxygen of nearby Glu279 and the side-chain hydroxyl group of Thr280. These findings, which SRX has failed to uncover, propose a redox-coupled proton switch for PCET. This concept can explain how proton transfer to the substrate is involved in intramolecular electron transfer and why substrate binding accelerates PCET. Our study demonstrates the potential of SFX as a powerful tool to study redox processes in metalloenzymes.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| 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 | 0,000 |
| 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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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 tête enseignante, 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 ».