一氧化碳脱氢酶中纠缠的疏水和亲水网络 开放获取

《Chemical Science》：Entangled Hydrophobic and Hydrophilic Networks in Carbon Monoxide DehydrogenaseOpen Access

　　一氧化碳脱氢酶（CODH）是参与全球碳循环和碳固定的关键酶，通过催化CO?与CO之间的可逆相互转化发挥作用。尽管该酶的主要结构特征已知，但结构与功能之间的关键联系仍不明确。本研究采用大规模无约束全原子分子动力学模拟，探讨CODH的关键催化特征，包括：(i) CODH二聚化的意义，(ii) 底物和水的运输空腔，(iii) 整体和局部水合的影响，以及(iv) 金属辅因子周围质子化依赖的局部溶剂化。结果显示，二聚化涉及金属簇附近的强互锁作用，自由能分析突出了单体间氢键的作用。重要的是，空腔和通道分析揭示了并行的亲水和疏水途径，这些途径使CO?/CO和水能够高效运输至催化位点。这很可能反映了底物通路与水合在空间上交织进化的优化结果。增强采样使酶的水合程度几乎比晶体学模型增加了一倍，尤其是在C-簇附近，而His96、Ile567和Ser525的重排则主导了活性位点周围不同的水合途径。此外，His93的质子化状态控制着催化必需的水网络。本研究从原子尺度揭示了CODH作为一个精细调节的分子纳米机器，其中纠缠的亲水和疏水网络协同实现底物和水的输送至C-簇，而关键的蛋白质基质残基则充当战略性门卫。总之，这些发现揭示了二聚化、水合以及局部蛋白质基质如何协同调节CODH功能的关键方面。该内容仅可通过PDF查看。? 2026 作者。由化学皇家学会出版 | 2026 | 作者本文依据知识共享署名4.0国际许可协议获得许可。您可以在其他出版物中使用本文材料，无需向RSC申请额外许可，但须正确致谢。本文依据知识共享署名4.0国际许可协议获得许可。