氢化酶

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氢化酶英语Hydrogenase)是一种可以可逆地催化氢气氧化还原的,如下方程式:

(1) H2 + Aox → 2H+ + Ared
(2) 2H+ + Dred → H2 + Dox

式(1)是氢气的氧化过程,Aox为电子受体,即氧化剂,如氧气硝酸根硫酸根二氧化碳富马酸等等;式(2)是质子的还原过程,Dred为电子给体,是还原剂,比如铁氧还蛋白细胞色素 c3。所以,在生物体内,小分子和大的生物蛋白分子都可以作为实质的电子的给体或者受体。[1]

根据氢化酶活性中心的金属原子组成,可以分为3类:镍铁类, 双铁类,和单铁类。它们的活性中心的结构如下图所示。 2004之前,单铁氢化酶被误认为是不含金属中心的。后来,Thauer等人确认这种“无金属”酶的活性中心事实上含有一个铁原子。[2] 与双铁类氢化酶不同的是,单铁氢化酶的活性中心只包含一个铁原子,而且没有铁-硫簇结构。镍铁类和双铁类氢化酶有一些共同点,比如每个酶都只有一个活性中心,每个活性中心都有铁-硫簇结构,它们的金属活性中心都有一氧化碳(CO)和根离子(CN-)配体。[3]

三种氢化酶和它们的金属活性中心的结构:(A)镍铁类, (B)双铁类和(C)单铁类

参考资料[编辑]

  1. ^ Vignais, P.M., Billoud, B. and Meyer, J. Classification and phylogeny of hydrogenases. FEMS Microbiol. Rev. 2001, 25 (4): 455–501. PMID 11524134. 
  2. ^ Shima, S., Pilak, O., Vogt, S., Schick, M., Stagni, M.S., Meyer-Klaucke, W., Warkentin, E., Thauer, R.K., Ermler, U. The crystal structure of [Fe]-hydrogenase reveals the geometry of the active site. Science. 2008, 321 (5888): 572–575. doi:10.1126/science.1158978. PMID 18653896. 
  3. ^ Fontecilla-Camps, J.C., Volbeda, A., Cavazza, C., Nicolet Y. Structure/function relationships of [NiFe]- and [FeFe]-hydrogenases. Chem Rev. 2007, 107 (10): 4273–4303. doi:10.1021/cr050195z. PMID 17850165. 

外部链接[编辑]

  • 2B0J - PDB Structure of the Apoenzyme of the Iron-sulphur cluster-free hydrogenase from Methanothermococcus jannaschii
  • 1HFE - PDB structure of [FeFe]-hydrogenase from Desulfovibrio desulfuricans
  • 1C4A - PDB structure of [FeFe]-hydrogenase from Clostridium pasteurianum
  • 1UBR - PDB structure of [NiFe]-hydrogenase from Desulfovibrio vulgaris
  • 1CC1 - PDB structure of [NiFeSe]-hydrogenase from Desulfomicrobium baculatum
  • Animation - Mechanism of [NiFe]-hydrogenase