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脲水解酶的三維結(jié)構(gòu)及作用機(jī)制

日期:2013-08-08 10:13:03

近日, 《美國生物化學(xué)雜志》(Journal of Biological Chemistry)發(fā)表了中科院上海生科院營養(yǎng)科學(xué)研究所向嵩研究組的研究論文Structure and function of allophanate hydrolase。該研究解析了水解酶allophanate hydrolaseAH)的三維結(jié)構(gòu),揭示了它催化反應(yīng)的機(jī)制。

 

AH分布于多種微生物中,催化脲(allophanate)到氨的轉(zhuǎn)化。AH與尿素羧化酶(urea carboxylaseUC)構(gòu)成尿素酰胺水解酶(urea amidolyaseUA)復(fù)合物,催化尿素到氨的轉(zhuǎn)化,是多種微生物利用尿素作為它們代謝所需氮源的重要環(huán)節(jié)。尿素是多種含氮的生物分子的代謝產(chǎn)物,使用它為氮源是氮元素在生命圈中的循環(huán)的重要環(huán)節(jié),但有關(guān)AH的三維結(jié)構(gòu)及其在脲(allophanate)催化到氨的具體作用機(jī)制尚不清楚。

 

向嵩研究員指導(dǎo)的博士生研究生樊晨在前期揭示UC的結(jié)構(gòu)和催化反應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,通過與營養(yǎng)所尹慧勇組開展合作研究,使用結(jié)晶學(xué)的方法解析了AH的晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:AH由兩個(gè)催化結(jié)構(gòu)域構(gòu)成,分別參與兩步催化反應(yīng)中的一步,并揭示了每一步的催化機(jī)制。有意思的是,研究發(fā)現(xiàn)其中一步反應(yīng)可能代表一種新穎的脫羧反應(yīng)。該工作不僅促進(jìn)了人們對對UA的功能機(jī)理及微生物吸取尿素作為氮源等的理解,也拓展了對生物脫羧反應(yīng)的認(rèn)識。

 

該工作得到了國家科技部和中國科學(xué)院的經(jīng)費(fèi)資助。

 


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