1805组Journal Club简报(2018-05-21)
1805组Journal Club简报(2018-05-21)
发布时间:2018-05-22 09:53    栏目类别:组内生活

     2018年5月21日,硕士研究生李倩和张宁宁同学在组会上做了文献报告,具体内容如下:

    报告人李倩 报告题目:Mannanasehydrolysis of spruce galactoglucomannan focusing on the influence ofacetylation on enzymatic mannan degradation

    报告内容半乳葡甘露聚糖(GGM)是软木中含量最丰富的纤维素,其骨架由半乳糖和部分乙酰基修饰的甘露糖和葡萄糖组成。在糖苷水解酶家族GH5和GH26中发现内切-β-甘露聚糖酶可以特异性地将GGM的甘露聚糖主链切割成更短的寡糖。现阶段,不同的甘露聚糖酶对不同乙酰化程度的底物的活性和特异性的信息仍然缺乏。本文对两种来自日本纤维弧菌的甘露聚糖酶(CjMan5A和CjMan26A)在不同乙酰化的甘露聚糖底物上的作用模式进行了比较和评估。

1. 首先对三种天然底物的结构进行描述,三者主要区别在于是否存在半乳糖和乙酰化修饰。


Fig. 1 Chemicalstructures: a spruce O-acetyl-galactoglucomannan(SpGGM), b konjac glucomannan (KGM), and c locustbean gum galactomannan (LBG). C2 and C3 are potential acetylation sites (markedin red) on the SpGGM and KGM mannose units. 

2. 制备了乙酰化的底物并通过HPLC测定各底物的乙酰化程度及单糖组分

Table 1 Compositions and molecular structures of thesubstrates used in this study


3. 为了研究每种甘露聚糖酶水解甘露聚糖的过程,将两种酶分别与天然底物一起温育,并通过用DNS试剂定量所产生的还原末端来监测反应产物。


GH26比GH5更先达到平衡,在KGM 24小时水解后,两种甘露聚糖酶都具有相似的转化产率。并且通过高效离子交换色谱确定了反应过程中产生还原糖情况。对CjMan5A来说,最终产物以3糖为主,而CjMan26A则以2糖为主

 

Fig.2 Temporalpattern showing the increase in reducing sugar equivalents over 24 h whenapplying CjMan5A or CjMan26A on KGMN and LBGN.

4. 为了确定是否是乙酰化影响了底物的溶解度,进而影响了酶解活性,运用重量法对天然和乙酰化的底物的可溶和不可溶部分的比例与乙酰化程度进行了分析。乙酰化主要存在于不溶部分中,表明乙酰化部分在多糖上的分布不均匀。

Table 2 Mass %and DSac values of the soluble and insoluble fractions of native and chemically acetylated substrates


5.对酶解产物的乙酰化模式进行分析

CjMan26比CjMan5释放更短的寡糖;乙酰化使H2减少,较长寡糖增加;CjMan5获得乙酰化的峰高高于CjMan26,说明其更耐乙酰化。可能是CjMan26A的葡萄糖-2位点亲和力低于甘露糖,使得反应在KGM N底物上变得更慢和不完全。M3的高含量的另一个解释可能是乙酰基的位置使得它们阻止了进一步的酶水解。乙酰化终产物的缺乏表明酶不能作用于高度乙酰化的底物。


6.与热纤维菌属来源的乙酰木聚糖酯酶的协同作用

在反应的第一个小时内观察到释放的还原糖量显着增加(10%),表明乙酰基的去除改善了Cj Man5A初始作用。然而,2小时后,没有添加Ct Axe2A 的反应显示出与补充Ct Axe2A的反应类似的反应。没有观察到明显的改善。


    报告人:张宁宁 报告题目:Small-molecule models oftyrosinase: From ligand hydroxylation to catalytic monooxygenation of external substrates

       报告内容:酪氨酸酶和儿茶酚氧化酶的反应特性一直备受关注。为了认识这两种具有3型铜离子活性中心的酶对单酚和二酚的催化机理,已经开发了多种模型系统。这篇综述展示了作者在这个领域的最新成果。

       1.合成基于亚胺和/或不同杂环基团的单- 和双核配体。

       2.研究了配体骨架对外部底物催化的影响。

       3.除了催化体系外,研究了展示配体羟基化反应的新型双齿配体复合物。

       4.对酪氨酸酶和儿茶酚氧化酶机制的影响进行了讨论。

 

图1.已解析的酚氧化酶的晶体结构(左:链霉菌tyrosinase  右:红薯catecholoxidase )


图2.含苯酚配体的分子模型

        附加芳族残基羟基化的模型体系,相应的PhCH 2 PY 2配体由具有另外的苄基残基的双(2-吡啶基乙基)胺单元组成。在与O 2反应后,衍生的铜(I)络合物介导配体的N- 脱烷基化,形成苯甲醚,产率为20 %


图3. 提出含苯酚残基的配体羟基化体系. 三齿配体L4-H和L5-H ,仲胺由双(2-吡啶基甲基)胺或双(2-吡啶基乙基)胺组成。


图4.两种体系生成不同的产物。比较L4-H(左)和L5-H (右)的铜(I)配合物的反应性。在与低温下的分子氧反应期间,催化了所附苯酚残基上的不同反应。

 

图5.双齿单核体系。Lpy1含有作为杂环组分的吡啶部分和丁基封端的亚胺供体官能团

改变了杂环部分和末端亚胺基团。


表1.低的TON和TOF值可能是由咪唑部分上的三苯甲基引起的空间位阻所致,在吡唑N-供体附近引入简单的甲基导致反应性显着降低。空间位阻使得Cu2-过氧化物不易被外部底物接触,并且此外,过氧化物中间体对O2的损失更稳定。

 

图6.底物改变和亚胺功能的替代


表2.三种BPM体系具有与先前用具有亚胺基团的配体支持的催化剂所观察到的催化活性相当的催化活性,发现未取代的BPM系统比其mBPM和dmBPM更具反应性,由于甲基引起的空间位阻,底物与过氧中间体的配位受阻。

 

图7.表征Cu(I)L py 1体系中的中间体4(Cu-O2-底物三元加合物。

     主要成果:

    1.杂环化合物铜1配合物的合成并作为酪氨酸酶模型系统。

    2.这个模型系统揭示了酪氨酸酶芳香族配体的羟基化。

    3.研究了铜1配合物对外部底物的催化活性。

    4.提出催化循环模型系统并且表征了重要的中间体。





 
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