チオレートおよびカルボキシレート溶解鉄H93gミオグロビンの構造：シトクロムP450およびオキシアニオン結合ヘムタンパク質のモデル

アニオン性近位チオレート硫黄ドナーまたはカルボン酸酸素ドナーリガンドのいずれかを含む鉄H93gミオグロビン（MB）腔の結晶構造は、それぞれ1.7および1.4 Aの解像度で報告されています。H93G MBベータ - メルカプトエタノール（BME）チオレート付加物の結晶構造と磁気円双極性スペクトルは、高スピンの5座標錯体を明らかにします。さらに、結合したBMEは、アルコール陽子と結紮チオレート硫黄を含む分子内水素結合を持ち、シトクロムP450の3つの近位N-H ... S水素結合の1つを模倣しているようです。Feはポルフィリン平面から0.5 aに移動し、2.41 A Fe-S結合を形成します。Fe（3+）-S-C角は111度で、Sp（3）hybridized硫黄との共有結合Fe-S結合を示しています。したがって、H93G MB.BME複合体は、高スピン鉄P450の優れたタンパク質由来構造モデルを提供します。特に、高スピン鉄P450-CAMのFe-S結合は、システインのタンパク質骨格との共有結合によって課される制約にもかかわらず、本質的に同じジオメトリを持っています。これは、進化がP450の近位Fe-S（システイン酸塩）結合の幾何学的最適化につながったことを示唆しています。H93G MB酢酸付加物の結晶構造とスペクトル特性は、近位酢酸および遠位水軸リガンドを備えた高スピンの6座標錯体を明らかにしています。遠位His-64は、結合水と水素結合を形成します。Fe-o-C角は152度であり、Feは酢酸面から遠く離れているため、Fe-o-o結合に沿った電子ペアとは矛盾しています。したがって、Fe-O結合はイオン性です。H93G MBキャビティ変異体は、ヘムタンパク質へのリガンド結合の研究のための多用途のモデルシステムであることがすでに示されています。この調査では、非イミダゾール外因性リガンドが近位結紮部位に結合するという最初の構造的証拠が得られます。

Crystal structures of the ferric H93G myoglobin (Mb) cavity mutant containing either an anionic proximal thiolate sulfur donor or a carboxylate oxygen donor ligand are reported at 1.7 and 1.4 A resolution, respectively. The crystal structure and magnetic circular dichroism spectra of the H93G Mb beta-mercaptoethanol (BME) thiolate adduct reveal a high-spin, five-coordinate complex. Furthermore, the bound BME appears to have an intramolecular hydrogen bond involving the alcohol proton and the ligated thiolate sulfur, mimicking one of the three proximal N-H...S hydrogen bonds in cytochrome P450. The Fe is displaced from the porphyrin plane by 0.5 A and forms a 2.41 A Fe-S bond. The Fe(3+)-S-C angle is 111 degrees , indicative of a covalent Fe-S bond with sp(3)-hybridized sulfur. Therefore, the H93G Mb.BME complex provides an excellent protein-derived structural model for high-spin ferric P450. In particular, the Fe-S bond in high-spin ferric P450-CAM has essentially the same geometry despite the constraints imposed by covalent linkage of the cysteine to the protein backbone. This suggests that evolution led to the geometric optimization of the proximal Fe-S(cysteinate) bond in P450. The crystal structure and spectral properties of the H93G Mb acetate adduct reveal a high-spin, six-coordinate complex with proximal acetate and distal water axial ligands. The distal His-64 forms a hydrogen bond with the bound water. The Fe-acetate bonding geometry is inconsistent with an electron pair along the Fe-O bond as the Fe-O-C angle is 152 degrees and the Fe is far from the plane of the acetate. Thus, the Fe-O bonding is ionic. The H93G Mb cavity mutant has already been shown to be a versatile model system for the study of ligand binding to heme proteins; this investigation affords the first structural evidence that nonimidazole exogenous ligands bind in the proximal ligation site.