TSTD1类硫转移酶的“催化混杂性”源于其具有双重功能性的活性位点

《ACS Catalysis》：The Catalytic Promiscuity of TSTD1-Like Sulfurtransferases Originates from a Bifaceted Active Site

本研究以人类硫转移酶TSTD1为模型，通过结构/功能关系研究揭示其催化硫化物（C–S）键比硫硫键（S–S）断裂更高效，关键依赖于Q80残基介导的水介导质子化，而E31/R84和Q80/R108残基对分别负责S–S键断裂和C–S键形成，且硫转移过程不依赖质子。该发现扩展了生物催化硫转移机制的理解，并提示不同TST成员可能采用替代催化策略。

　　

利用环保生物催化策略开发原创合成方法的研究正在呈指数级增长。其中一个限制因素是高效生物催化剂的可用性，尤其是在形成碳-硫（C–S）键方面。硫代硫酸盐硫转移酶（TSTs）是很有前景的候选催化剂，它们可以通过在催化半胱氨酸上形成过硫化物中间体来实现硫代硫酸盐（TS）中的硫转移。然而，硫-硫键断裂的具体机制仍有待阐明。为填补这一知识空白，我们通过结构/功能关系研究，以人类TSTD1作为TST模型，探讨了过硫化物的形成机制。研究发现，硫代硫酸盐中的硫-硫键断裂生成过硫化物的过程严重依赖于负电荷的中和，并且硫转移过程“不依赖于质子”。令人惊讶的是，TSTD1在催化碳-硫键反应方面比催化硫-硫键断裂更有效；在碳-硫键反应中，水介导的质子化过程是必不可少的，其中Q80蛋白起着关键作用。这种催化多功能性主要源于活性位点内相对位置上的两对残基：E31/R84这对残基专门负责硫-硫键断裂，而Q80/R108这对残基则专门负责碳-硫键断裂。不过，我们也发现其他TST成员可以通过其他催化策略实现同样的反应。