2014年7月14日
争议的中心围绕着一个家庭的酶称为血红素酶,由于血红素组在活性位点的存在。中心的血红素辅因子是一个铁(Fe)原子,这成为氧化(ferryl)当血红素的反应在一个名为复合我的中间状态。
几十年来一直悬而未决的问题是这是否氧化包括只是一个氧原子(O)或羟基(OH)。解决这一基本问题对理解活细胞内氧化过程,这对于药物开发至关重要。
这些图片描述x光(蓝色)和中子(红色)的地图组氨酸52残留酶的两个州(左和右)。信贷:生病了
教授彼得·穆迪和艾玛乌鸦从莱斯特大学的博士和马修·布莱克利正在苏珊娜特谢拉博士和塞西莉亚Casadei加压舱里头,随着科学家们Maier-Leibnitz协会(MLZ)和曼彻斯特大学的解决的神秘ferryl血红素化合物结构使用方法,此前还没有应用到这个问题:中子晶体学。
结构的蛋白质通常决定使用x射线晶体学,然而氢原子不是一般位于由于他们的弱散射x射线。中子蛋白质晶体学,另一方面,允许将氢原子的位置,同时也避免辐射损伤的样品可以用x射线发生。
研究中使用的酶是细胞色素c的过氧化物酶(CcP),分离,纯化,然后结晶为中子研究做准备。第一个共产党的中子结构在室温下静息状态确定LADI-III仪器上使用收集的数据在生病。接下来,一个共产党的水晶与过氧化氢反应形成了复合我中间,立即冷却到-173°cryo-trap中间状态。然后中子数据收集在复合晶体在低温下使用BioDiff FRM-II工具,允许复合我的中子结构确定。
答案是…ferryl血红素在复合我不是质子化了的。但出乎意料,结果表明,氨基酸侧链的一个(一个组氨酸)分子是双质子化了的,这方面的问题在血红素氧活化酶的机制。
“Cryo-cooling中子所需的大量蛋白质晶体的结晶学是传统上认为是一个挑战”,塞西莉亚Casadei生病博士生说。“我们的工作显示的可行性,使低温捕获酶反应途径的中间物种中子晶体学。LADI-III仪器在疾病和BioDiff仪器FRM-II利用中子衍射的独特功能定位的氢原子在蛋白质结构,也就是通常所必需的完整的理解反应机理和催化活性。”
“这项研究是第一次被困酶使用中子cryo-crystallography中间结构已经确定,揭示知名但不清楚催化机理。”马修·布莱克利正在说LADI-III科学家加压舱里头。“现在我们有能力收集数据在不同的温度,这将打开方式解决更多的复杂的生物学问题使用中子结晶学。”
“找到所有的氢都是理解的关键酶的工作方式,”穆迪教授说。“能够捕捉中间体在低温下结合中子结晶学的信息,意味着我们终于可以看到他们。”
”的确切结构ferryl血红素是一个漫长而又艰难的血红素社区来解决问题,”乌鸦教授说。“通过我们的合作者在格勒诺布尔和慕尼黑,我们一直幸运已经获得良好的中子beamlines在欧洲,这意味着,我们在一个很好的位置尝试新的和不同的方式,工作得很好。”
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