catechol 2,3-dioxygenase基因中的His-to-Gln突变通过一种称为“intradiol pathway”的途径催化2,3-二羟基苯甲酸的分解

《Protein Engineering, Design and Selection》：A His-to-Gln mutation in catechol 2,3-dioxygenase catalyzes 2,3-dihydroxybenzoic acid cleavage by an intradiol pathway

研究揭示了Diaphorobacter sp. strain DS2中C23DO两种异构体的催化机制，通过突变His206和His200为Gln，使原本惰性的2,3-DHBA发生内二醇裂解，机制从Fe2+辅助转为Fe3+介导，突出了酸性条件下催化活性的适应性及次级位点突变的影响。

　　

摘要

儿茶酚2,3-双加氧酶（C23DO）在芳香烃降解过程中催化儿茶酚的裂解反应。本文报道了对来自Diaphorobacter sp.菌株DS2的两种C23DO同工酶进行的突变研究，旨在阐明其催化机制。通过对这两种同工酶与多种底物的对接分析，确定了参与底物结合和催化的关键活性位点残基及第二级结构相互作用。基于这些研究结果，我们设计并制备了8种定向突变体，并对其催化活性进行了测定。将组氨酸替换为谷氨酰胺（His-to-Gln，位点H206Q64/H200Q68）后，原本无法被催化的底物2,3-二羟基苯甲酸（2,3-DHBA）在强酸性条件下能够发生裂解。这些突变体保留了约20–30%的天然活性，但催化机制发生了变化：从Fe²⁺辅助的裂解方式转变为Fe³⁺介导的裂解方式。这些结果凸显了酸碱残基在催化过程中的适应性，并展示了微小的第二级结构突变如何影响双加氧酶的区域选择性，为生物催化剂设计和环境生物修复提供了新的见解。

图形摘要

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