甲烷氧化菌乙酰脱氢酶中一种前所未有的簇结构

含金属簇的生物催化剂是纳米尺度的化学反应器，使酶能够实现远远超出仅凭氨基酸本身所能完成的化学反应1,2。这些簇表现出显著的多样性3，而阐明其确切机制通常十分困难，需要结合从光谱学到结构学及理论方法等多种技术手段。因此，对于未知簇而言，尽可能从所有可用的相关技术中积累、汇总并解读信息至关重要。本文报道了在蛋白质乙偶姻脱氢酶（acetol dehydrogenase，AceDH）中发现一种全新的[Cu-4Fe-4S]簇，并对其进行了深入的跨学科表征。直接从Methylacidiphilum fumariolicum SolV细胞中分离得到的AceDH可催化乙偶姻氧化为甲基乙二醛，从而证实其在甲烷氧化菌的2-丙醇/丙酮代谢中的作用4-6。结构、光谱和电化学分析表明，该[Cu-4Fe-4S]簇具有独特的三维结构和电子结构，其中铜与其中一个铁原子之间存在电子耦合，这很可能促成了其较高的+275 mV氧化还原电位。该新型簇的结合位点由两个蛋白质亚基共同构成，并涉及一种新的基序。这些发现拓展了已知生物金属辅因子的种类，并为理解异金属簇如何适应生物过程提供了新的见解。

含金属簇的生物催化剂是纳米尺度的化学反应器，使酶能够执行远远超出仅凭氨基酸本身所能实现的化学反应1,2。这些簇表现出显著的多样性3，而阐明其确切机制往往极具挑战性，需要结合从光谱学到结构学及理论方法等多种技术手段。因此，对于未知簇，尽可能从所有相关且可用的技术中积累、汇总并解析信息至关重要。

本文报道了在蛋白质乙偶姻脱氢酶（acetol dehydrogenase, AceDH）中发现并通过深入的跨学科研究表征的一种全新[Cu-4Fe-4S]簇。直接从Methylacidiphilum fumariolicum SolV细胞中分离得到的AceDH可催化乙偶姻氧化为甲基乙二醛，从而证实其在甲烷氧化菌2-丙醇/丙酮代谢中的作用4-6。结构、生物光谱和电化学分析表明，该[Cu-4Fe-4S]簇具有独特的三维结构和电子结构，其中铜与一个铁原子之间存在电子耦合，这很可能促成了其较高的+275 mV氧化还原电位。该新型簇的结合位点由两个蛋白质亚基构成，并涉及一种新的基序。这些发现拓展了已知生物金属辅因子的类型谱系，并为理解异金属簇如何适应生物过程提供了新的见解。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.11.731722v1?rss=1

🏷️ 甲烷氧化菌 乙偶姻脱氢酶 铜铁硫簇 金属辅因子 氧化还原电位