中国化学会第30届学术年会-第四十五分会：物理有机

2016-07-01

中国辽宁大连

异柠檬酸脱氢酶激酶/磷酸酶(AceK)是大肠杆菌在低营养环境下代谢调控的关键酶,通过对底物异柠檬酸(ICDH)进行磷酸化或去磷酸化从而调节和控制大肠杆菌的代谢旁路。AceK作为多功能蛋白酶,在同一活性中心既具有激酶、磷酸酶活性,又具有ATP水解酶活性~([1,2])。同激酶、磷酸酶活性相比,AceK呈现极其高的ATP水解酶活性~([2]),其高ATP水解酶活性的原因以及生理作用尚未明确。实验表明,底物对AceK的ATP水解酶活性具有部分抑制作用~([3]),其抑制原因也是未知的。本课题,使用密度泛函理论方法,对AceK的ATP水解反应机理进行研究,并证实了ATP水解反应遵循解离型反应机理且其活化能仅为17.85 kcal·mol~(-1),在理论上支持了AceK的高ATP水解酶活性。AceK高ATP水解酶活性可能为完成磷酸酶反应提供接受质子的ADP。基于理论计算和结构分析,AceK与底物结合引起了活性中心残基Asp477的翻转,从而局部抑制了其ATP水解酶的活性,有利于其激酶和磷酸酶反应的进行。本课题在理论上阐明了AceK的ATP水解反应机理及其功能转换。