探秘土壤细菌酶 PnpC1C2：底物特异性与环裂解区域选择性的独特奥秘

研究人员针对 4 - 硝基苯酚氧化分解途径的 PnpC1C2酶开展研究，揭示其底物特异性及环裂解差异，意义重大。

　　PnpC₁C₂是来自土壤细菌恶臭假单胞菌（Pseudomonas putida）DLL-E4 的一种酶，它参与 4 - 硝基苯酚（4-nitrophenol）的氧化分解代谢途径。PnpC₁C₂能将对苯二酚（hydroquinone）氧化裂解为 γ- 羟基粘康半醛（γ-hydroxymuconic semialdehyde） 。它属于 II 型对苯二酚双加氧酶（hydroquinone dioxygenase）家族，这是一类相对研究较少的单核非血红素铁（II）依赖型酶，可催化氧化开环反应，该家族还包括研究较为深入的邻苯二酚双加氧酶（catechol extradiol dioxygenases）以及结构不相关的 2,6 - 二氯对苯二酚双加氧酶（PcpA）。

研究人员利用紫外 / 可见光谱（UV/Vis spectroscopy）进行稳态动力学研究，以表征 PnpC₁C₂对各种取代对苯二酚的酶特异性。除了天然底物外，PnpC₁C₂对多种单取代对苯二酚也有活性。甲基和甲氧基对苯二酚的表观米氏常数（KmAapp）略高，氯代和溴代对苯二酚的表观催化常数（kcatapp）略低，但它们的催化效率（kcatapp/kcatappKmAappKmAapp）与未取代的对苯二酚相差在一个数量级以内。同样，这些底物基于机制的失活速率仅有微小差异。在二取代对苯二酚中，只有 2,6 - 二甲基对苯二酚和 2,5 - 二甲基对苯二酚表现出一定活性，其中后者的活性几乎难以检测到。研究发现，多种对位取代酚是 PnpC₁C₂的有效抑制剂。

研究人员还通过核磁共振（NMR）研究确定了单取代对苯二酚的环裂解区域选择性。所有测试的单取代对苯二酚（甲基、氯代、溴代和甲氧基对苯二酚）都只产生 1,6 - 裂解产物。因此，与 PcpA 相比，PnpC₁C₂在底物特异性和环裂解区域选择性方面都表现出显著差异。这些结果为今后比较对苯二酚环裂解双加氧酶的结构与功能关系提供了重要依据。