（R） - オキシラン-2-カルボキシレートによる基質特異性と不活性化のためのネイティブおよび不活性化シス-3-クロロアクリル酸デハロゲナーゼ構造的基礎の結晶構造

ネマトシド1,3-ジクロロプロペンの細菌分解経路は、シス - 3-クロロアクリル酸デハロゲナーゼ（CIS-CAADおよびCAAD）によって触媒される加水分解脱ハロゲン化反応に依存しています。（r） - オキシリア-2-カルボン酸による不活性化されたネイティブCIS-CAADおよびCIS-CAADのX線結晶構造が解明されました。それらは、4つの既知の触媒残基（Pro-1、Arg-70、Arg-73、およびGlu-114）と、以前は未知の2つの潜在的な触媒残基（His-28およびTyr-103 '）を見つけます。これらの後者の2つの残基のY103FおよびH28A変異体は、CIS-CAAD活性の減少を示し、触媒におけるそれらの重要性を確認しました。不活性化酵素の構造は、C3位置で（R）-2-ヒドロキシプロパノ酸によるPro-1窒素原子の共有結合修飾を示しています。複合体の相互作用は、カルボキシレート群の主要な結合接触として、エポキシド環状反応とHis-28のプロトンドナーとしてのArg-70またはArg-70に結合した水分子を巻き込みます。この提案された結合モードは、（R）エナンチオマーを配置しますが、Pro-1を共有結合する位置に（s） - エナンチオマーを配置します。CAADにHIS-28（または同等の）がないことは、CAADがどちらのエナンチオマーによって不活性化されていないという事実を説明することができます。CIS-CAAD構造は、GLU-114とTyr-103 'が基質とHIS-28、Arg-70、およびArg-73のC3に加えて水分子を活性化してC1カルボキシレート基と相互作用して支援するメカニズムをサポートしています。基質結合と偏光で。Pro-1は、C2でプロトンを提供します。His-28とTyr-103 'の関与は、CIS-CAADメカニズムを、それ以外の場合は平行したCAADメカニズムと区別します。2つのメカニズムは、おそらく共通の祖先の初期の遺伝子複製の結果として独立して進化しました。

The bacterial degradation pathways for the nematocide 1,3-dichloropropene rely on hydrolytic dehalogenation reactions catalyzed by cis- and trans-3-chloroacrylic acid dehalogenases (cis-CaaD and CaaD, respectively). X-ray crystal structures of native cis-CaaD and cis-CaaD inactivated by (R)-oxirane-2-carboxylate were elucidated. They locate four known catalytic residues (Pro-1, Arg-70, Arg-73, and Glu-114) and two previously unknown, potential catalytic residues (His-28 and Tyr-103'). The Y103F and H28A mutants of these latter two residues displayed reductions in cis-CaaD activity confirming their importance in catalysis. The structure of the inactivated enzyme shows covalent modification of the Pro-1 nitrogen atom by (R)-2-hydroxypropanoate at the C3 position. The interactions in the complex implicate Arg-70 or a water molecule bound to Arg-70 as the proton donor for the epoxide ring-opening reaction and Arg-73 and His-28 as primary binding contacts for the carboxylate group. This proposed binding mode places the (R)-enantiomer, but not the (S)-enantiomer, in position to covalently modify Pro-1. The absence of His-28 (or an equivalent) in CaaD could account for the fact that CaaD is not inactivated by either enantiomer. The cis-CaaD structures support a mechanism in which Glu-114 and Tyr-103' activate a water molecule for addition to C3 of the substrate and His-28, Arg-70, and Arg-73 interact with the C1 carboxylate group to assist in substrate binding and polarization. Pro-1 provides a proton at C2. The involvement of His-28 and Tyr-103' distinguishes the cis-CaaD mechanism from the otherwise parallel CaaD mechanism. The two mechanisms probably evolved independently as the result of an early gene duplication of a common ancestor.