Kopplung von CO2‐Reduktion und Acetyl‐CoA‐Bildung: Die Rolle eines CO‐fangenden Tunnels in der enzymatischen Katalyse

Abstract

AbstractDer bifunktionelle CO‐Dehydrogenase/Acetyl‐CoA‐Synthase (CODH/ACS)‐Komplex koppelt die Reduktion von CO2 mit der Kondensation von CO, einer Methylgruppe und CoA zu Acetyl‐CoA. Die Katalyse erfolgt an zwei Stellen, die durch einen Tunnel verbunden sind, durch den das CO transportiert wird. Hier haben wir untersucht, wie der bifunktionelle Komplex und sein Tunnel die Katalyse unterstützen, indem wir die CODH/ACS aus Carboxydothermus hydrogenoformans als Modell verwendeten. Obwohl die CODH/ACS so evolviert ist, dass ein stabiler bifunktioneller Komplexes mit einem abgeschlossenen Substrattunnel gebildet wurde, sind Katalyse und CO‐Transport noch effizienter, wenn zwei monofunktionelle Enzyme gekoppelt werden. Ein effizienter CO‐Transport scheint durch hydrophobe Bindungsstellen für CO gewährleistet zu werden, die eher einer Eimerkette als einem einfachen Röhre ähneln. Der Umbau des Tunnels zeigte, dass die Öffnung des Tunnels die Aktivität erhöhte, aber den gerichteten CO‐Transport beeinträchtigte. Eine Verengung des Tunnels beeinträchtigte die Aktivität und den CO‐Transport, was darauf hindeutet, dass sich der Tunnel eher zur CO‐Bindung als zur Maximierung des Umsatzes entwickelt hat.