Peroxy Intermediate Drives Carbon Bond Activation in the Dioxygenase AsqJ

Auman, DirkStockholms universitet,Institutionen för biokemi och biofysik (författare)

Dioxygenases catalyze stereoselective oxygen atom transfer in metabolic pathways of biological, industrial, and pharmaceutical importance, but their precise chemical principles remain controversial. The α-ketoglutarate (αKG)-dependent dioxygenase AsqJ synthesizes biomedically active quinolone alkaloids via desaturation and subsequent epoxidation of a carbon–carbon bond in the cyclopeptin substrate. Here, we combine high-resolution X-ray crystallography with enzyme engineering, quantum-classical (QM/MM) simulations, and biochemical assays to describe a peroxidic intermediate that bridges the substrate and active site metal ion in AsqJ. Homolytic cleavage of this moiety during substrate epoxidation generates an activated high-valent ferryl (FeIV = O) species that mediates the next catalytic cycle, possibly without the consumption of the metabolically valuable αKG cosubstrate. Our combined findings provide an important understanding of chemical bond activation principles in complex enzymatic reaction networks and molecular mechanisms of dioxygenases.

Ecker, Felix (författare)
Mader, Sophie L.Stockholms universitet,Institutionen för biokemi och biofysik (författare)
Dorst, Kevin M.,1992-Stockholms universitet,Institutionen för organisk kemi(Swepub:su)kedo5235 (författare)
Bräuer, Alois (författare)
Widmalm, GöranStockholms universitet,Institutionen för organisk kemi(Swepub:su)gw (författare)
Groll, Michael (författare)
Kaila, Ville R. I.Stockholms universitet,Institutionen för biokemi och biofysik(Swepub:su)vika1812 (författare)
Stockholms universitetInstitutionen för biokemi och biofysik (creator_code:org_t)

Ingår i:Journal of the American Chemical Society: American Chemical Society (ACS)144:34, s. 15622-156320002-78631520-5126

Om ämnet

Kungliga biblioteket hanterar dina personuppgifter i enlighet med EU:s dataskyddsförordning (2018), GDPR. Läs mer om hur det funkar här.
Så här hanterar KB dina uppgifter vid användning av denna tjänst.