底物类似物表明酪氨酸羟化酶的催化过程涉及自由基途径

《ACS Catalysis》：Substrate Analogs Implicate a Free Radical Pathway in Tyrosine Hydroxylase Catalysis

本研究发现酪氨酸羟化酶（TyrH）催化过程中，α-氨基缺失的HPPA前体会形成自由基中间体，通过EPR、18O标记及自由基清除实验证实，α-氨基作为动能调节器确保高效羟基化反应。

　　

血红素依赖性酪氨酸羟化酶（TyrH）在儿茶酚胺的生物合成中起着关键作用，然而底物α-氨基团在其单加氧反应机制中的作用一直不明确。我们使用3-(4-羟基苯基)丙酸（HPPA）——一种缺乏α-氨基团的L-酪氨酸类似物——观察到了一种与预期羟基化反应竞争的独特二聚化途径。多项证据表明这一过程起源于自由基中间体：首先，这种(HPPA)₂二聚体的形成可被自由基清除剂选择性抑制；其次，¹⁸O标记实验显示酚基氧的重新分配，表明在催化过程中底物的芳香性发生了改变；最后，以硝基苯作为底物类似物的电子顺磁共振（EPR）光谱分析揭示了存在基于底物的自由基。这种机制上的差异阐明了α-氨基团的作用：HPPA中缺乏α-氨基团会导致最终氧原子转移步骤的动力学瓶颈，从而使部分底物自由基形成非预期的二聚体。因此，天然底物的α-氨基团起到了关键的动力学调节作用，确保底物自由基能够快速高效地参与有效的羟基化反应。这些结果共同证实了TyrH存在类似过氧化物酶的自由基反应途径，并揭示了氨基团在控制反应结果方面虽然非必需但十分重要的作用。