基質類似体を使用して非ヘム鉄エンドペルオキシダーゼFtmox1のメカニズムを分析する

Ftmox1は非ヘム鉄（NHFE）エンドペルオキシダーゼであり、in vitro条件下での3つの異なる反応、エンドペルオキシド、アルコール脱水素化、およびディールキル化を触媒します。多様性はその機械的研究を複雑にします。この研究では、2つの基質類似体を使用して、FTMOX1触媒反応を、構造機能分析のためのDealKylationまたはアルコール脱水素反応のいずれかに対するFTMOX1触媒反応を簡素化して、2つの重要なFTMOX1機構的質問に対処します。CARC様メカニズムモデルで提案されているモデルvsα-ケトグルタル酸（αKG）回転、および（2）FTMOX1-触媒におけるY224ラジカル（COX様モデル）またはY68ラジカル（CARC様モデル）の関与。13-Oxo-Fumitremorgin B（7）が基質として使用される場合、Ftmox1触媒はエンドペルオス化からヒドロキシル化反応に変化し、ディールキル化につながります。さらに、COX様モデル予測におけるDealKylationの側面反応と一致して、FTMOX1のX線構造•COII•αKG•7三元複合体は、FTMOX1•FEII•FEII•αKGバイナリ複合体。verruculogen（2）を2番目の基質類似体として使用して、アルコール脱水素反応を研究してFtmox1触媒におけるY224ラジカルまたはY68ラジカルの関与を調べ、再びベルクロゲン反応の結果はCox様とより一致していますモデル。

FtmOx1 is a nonheme iron (NHFe) endoperoxidase, catalyzing three disparate reactions, endoperoxidation, alcohol dehydrogenation, and dealkylation, under in vitro conditions; the diversity complicates its mechanistic studies. In this study, we use two substrate analogues to simplify the FtmOx1-catalyzed reaction to either a dealkylation or an alcohol dehydrogenation reaction for structure-function relationship analysis to address two key FtmOx1 mechanistic questions: (1) Y224 flipping in the proposed COX-like model vs α-ketoglutarate (αKG) rotation proposed in the CarC-like mechanistic model and (2) the involvement of a Y224 radical (COX-like model) or a Y68 radical (CarC-like model) in FtmOx1-catalysis. When 13-oxo-fumitremorgin B (7) is used as the substrate, FtmOx1-catalysis changes from the endoperoxidation to a hydroxylation reaction and leads to dealkylation. In addition, consistent with the dealkylation side-reaction in the COX-like model prediction, the X-ray structure of the FtmOx1•CoII•αKG•7 ternary complex reveals a flip of Y224 to an alternative conformation relative to the FtmOx1•FeII•αKG binary complex. Verruculogen (2) was used as a second substrate analogue to study the alcohol dehydrogenation reaction to examine the involvement of the Y224 radical or Y68 radical in FtmOx1-catalysis, and again, the results from the verruculogen reaction are more consistent with the COX-like model.