Comprehensive Understanding of Fluoroacetate Dehalogenase-Catalyzed Degradation of Fluorocarboxylic Acids: A QM/MM Approach

氟乙酸 QM/毫米 脱卤酶 降级(电信) 化学 催化作用 生物化学 环境化学 组合化学 计算机科学 电信
作者
Yue Yue,Jiaqian Fan,Guoqing Xin,Qun Huang,Jian‐bo Wang,Yanwei Li,Qingzhu Zhang,Wenxing Wang
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:55 (14): 9817-9825 被引量:32
标识
DOI:10.1021/acs.est.0c08811
摘要

Fluorochemicals are persistent, bioaccumulative, and toxic compounds that are widely tributed in the environment. Developing efficient biodegradation strategies to decompose the fluorochemicals via breaking the inert C-F bonds presents a holistic challenge. As a promising biodegradation enzyme candidate, fluoroacetate dehalogenase (FAcD) has been reported as the only non-metallic enzyme to catalyze the cleavage of the strong C-F bond. Here, we systematically investigated the catalytic actions of FAcD toward its natural substrate fluoroacetate using molecular dynamics simulations and quantum mechanism/molecular mechanism calculations. We propose that the enzymatic transformation involves four elementary steps, (I) C-F bond activation, (II) nucleophilic attack, (III) C-O bond cleavage, and (IV) proton transfer. Our results show that nucleophilic attack is the rate-determining step. However, for difluoroacetate and trifluoroacetate, C-F bond activation, instead of nucleophilic attack, becomes the rate-determining step. We show that FAcD, originally recognized as α-fluorocarboxylic acid degradation enzyme, can catalyze the defluorination of difluoroacetate to glyoxylate, which is captured by our high-resolution mass spectrometry experiments. In addition, we employed amino acid electrostatic analysis method to screen potential mutation hotspots for tuning FAcD's electrostatic environment to favor substrate conversion. The comprehensive understanding of catalytic mechanism will inform a rational enzyme engineering strategy to degrade fluorochemicals for benefits of environmental sustainability.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
晓山青完成签到 ,获得积分10
1秒前
zhoutiantian完成签到,获得积分10
1秒前
研友_5Zl9D8完成签到,获得积分10
1秒前
温婉的松鼠应助菠萝冰棒采纳,获得20
2秒前
火星上的雨柏完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
路路发布了新的文献求助10
3秒前
LL完成签到,获得积分10
4秒前
小悦悦完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
盐先生完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
5秒前
5秒前
酸奶烤着吃完成签到,获得积分10
5秒前
meng发布了新的文献求助30
5秒前
王翎力完成签到,获得积分10
6秒前
小龙虾大厨完成签到 ,获得积分10
6秒前
上官若男应助aaaa采纳,获得10
6秒前
风趣雅柏完成签到,获得积分10
6秒前
柴圆滚滚完成签到,获得积分20
6秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
7秒前
yifan92完成签到,获得积分10
7秒前
打打应助CG2021采纳,获得10
8秒前
晓山青关注了科研通微信公众号
8秒前
用户5063899完成签到,获得积分10
8秒前
莫遥发布了新的文献求助10
8秒前
ergatoid完成签到,获得积分10
9秒前
wen发布了新的文献求助10
9秒前
墨之默完成签到,获得积分10
9秒前
彻彻完成签到,获得积分10
9秒前
菜系发布了新的文献求助10
10秒前
小马甲应助Alexander采纳,获得10
10秒前
10秒前
Chikit完成签到,获得积分10
10秒前
是鸢完成签到,获得积分10
10秒前
ZeYa完成签到,获得积分20
11秒前
柴圆滚滚发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
冥冥之极为昭昭应助伍佰采纳,获得10
12秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 2390
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4009325
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3549162
关于积分的说明 11301105
捐赠科研通 3283572
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810370
邀请新用户注册赠送积分活动 886205
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811301