Cofactor-Free Dioxygenases-Catalyzed Reaction Pathway via Proton-Coupled Electron Transfer

化学 质子耦合电子转移 电子转移 单重态 QM/毫米 催化作用 直接的 离解(化学) 光化学 立体化学 物理化学 有机化学 激发态 物理 核物理学
作者
Qiaoyu Zhang,Xing Li,Jing Luo,Xue Li,Jinshuai Song,Donghui Wei
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:127 (1): 95-103 被引量:12
标识
DOI:10.1021/acs.jpcb.2c03161
摘要

Understanding the general mechanism of the metal-free and cofactor-free oxidases and oxygenases catalyzed activation of triplet O2 is one of the most challenging questions in the field of enzymatic catalysis. Herein, we have performed Quantum Mechanics/Molecular Mechanics (QM/MM) multiscale simulations to reveal the detailed mechanism of the HOD catalyzed (i.e., 1-H-3-hydroxy-4-oxoquinaldine 2,4-dioxygenase from Arthrobacter nitroguajacolicus Rü61a) decomposition of N-heteroaromatic compounds. The complete catalytic mechanism includes four steps: (1) proton transfer from 1-H-3-hydroxy-4-oxoquinaldine (QND) substrate to His251 residue coupled with an electron transfer from QND to triplet O2 (i.e., PCET), (2) formation of C-O bond via an open-shell singlet diradical recombination pathway, (3) ring-closure to form a bicyclic ring, and (4) dissociation of CO. The dissociation of CO is determined as the rate-limiting step, and its calculated energy barrier of 14.9 kcal/mol is consistent with the 15.5 kcal/mol barrier derived from experimental kinetic data. The mechanistic profile is not only valuable for understanding the fundamental pathway of cofactor-free oxidases and oxygenases-catalyzed reactions involving the triplet O2 activation but also discloses a new pathway that undergoes the processes of PCET and open-shell singlet transition state.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
10秒前
悦耳的保温杯完成签到 ,获得积分10
11秒前
15秒前
华仔应助swordlee采纳,获得10
21秒前
耍酷的指甲油完成签到 ,获得积分10
23秒前
田様应助星夜吹笛牛上采纳,获得10
26秒前
小蘑菇应助阿巴采纳,获得10
27秒前
MUAN完成签到 ,获得积分10
30秒前
34秒前
学无止境完成签到 ,获得积分10
34秒前
安心完成签到 ,获得积分10
35秒前
星夜吹笛牛上完成签到,获得积分10
35秒前
39秒前
泥嚎完成签到,获得积分10
45秒前
骑着我的毛豆Y去战斗完成签到 ,获得积分10
45秒前
科研通AI6.4应助grm采纳,获得10
48秒前
49秒前
香蕉新儿完成签到,获得积分10
49秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
51秒前
51秒前
ybwei2008_163发布了新的文献求助10
54秒前
luluyang完成签到 ,获得积分10
1分钟前
章泉完成签到 ,获得积分10
1分钟前
yangjinru完成签到 ,获得积分10
1分钟前
rrr发布了新的文献求助10
1分钟前
李爱国应助swordlee采纳,获得30
1分钟前
中恐完成签到,获得积分10
1分钟前
西山菩提完成签到,获得积分10
1分钟前
充电宝应助ybwei2008_163采纳,获得10
1分钟前
fys131415完成签到 ,获得积分10
1分钟前
rrr完成签到,获得积分20
1分钟前
朴素海亦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Xulyun完成签到 ,获得积分10
1分钟前
稳重紫蓝完成签到 ,获得积分10
1分钟前
nyyzc完成签到 ,获得积分10
1分钟前
xcuwlj完成签到 ,获得积分10
1分钟前
t铁核桃1985完成签到 ,获得积分0
1分钟前
ccc2完成签到,获得积分0
1分钟前
CY完成签到,获得积分10
1分钟前
Neko完成签到,获得积分0
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
PowerCascade: A Synthetic Dataset for Cascading Failure Analysis in Power Systems 2000
Various Faces of Animal Metaphor in English and Polish 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Unlocking Chemical Thinking: Reimagining Chemistry Teaching and Learning 555
Photodetectors: From Ultraviolet to Infrared 500
On the Dragon Seas, a sailor's adventures in the far east 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6355697
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8170491
关于积分的说明 17200900
捐赠科研通 5411733
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2864357
邀请新用户注册赠送积分活动 1841893
关于科研通互助平台的介绍 1690224