关于B12依赖型自由基SAM谷氨酰胺C-甲基转移酶（QCMT）的立体化学机制的见解

《Communications Biology》：Insights into the stereochemical mechanism of the B12-dependent radical SAM glutamine C- methyltransferase (QCMT)

　　

摘要

甲基辅酶M还原酶（MCR）是甲烷生成过程中的一种关键酶，其分子结构中包含多种特殊的翻译后修饰。最新研究表明，谷氨酰胺C-甲基转移酶（QCMT）是一种依赖于B₁₂的自由基SAM酶，负责在MCR活性位点对谷氨酰胺残基进行甲基化。这类依赖于B₁₂的自由基SAM酶具有以立体选择性方式烷基化未活化的C^sp2和C^sp3原子的能力。然而，影响这类酶立体选择性和催化特性的因素目前仍知之甚少。在本研究中，我们对多种QCMT进行了机制、结构和生化方面的分析。研究结果发现它们之间存在显著差异，尤其是在与钴胺素的结合能力方面。此外，数据表明Cα氢原子的抽取和甲基转移并非协同进行的反应，而是需要酶活性位点内部运动的独立过程。我们还发现QCMT能够催化多种新的反应，包括生成非天然的C-甲基化残基、肽类异构化、可逆的氢原子抽取以及甘氨酸直接转化为D-丙氨酸。总体而言，我们的研究结果表明QCMT是一种独特且多功能的生物催化剂，能够实现非天然的翻译后修饰，并为B₁₂依赖型自由基SAM酶对立体化学的控制提供了结构和生化依据。