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1、烷基卤脱卤酶作用机制的研究新进展张玉花,陈德展(山东师范大学化学化工与材料科学学院,山东济南250014)摘要:烷基卤脱卤酶的催化脱卤反应具有重要的合成价值和治理环境污染方面的巨大潜力。随着酶晶体结构的确定,它的催化作用机制逐渐被研究。目前,催化循环机制在很多方面仍然存有争议。本文对烷基卤脱卤酶催化脱卤机制的研究新进展进行了综述,以期对脱卤机制进行进一步研究,不断提高酶的生物催化活性和拓宽底物范围,为工业上生物催化难降解有机卤化物提供理论依据。关键词:烷基卤脱卤酶;1,2-二氯乙烷;脱卤;生物降解中图分类号:TQ426.97文献标识码:A文章编号:1008-021X(2009)12-00
2、20-04NewAdvanceinStudyofHydrolyticDehalogenationCatalyzedbyHaloalkaneDehalogenaseZHANGYu-hua,CHENDe-zhan(CollegeofChemistryChemicalEngineeringandMaterialScienceShandongNormalUniversity,Jinan250014,China)Abstract:Haloalkanedehalogenases(EC3.catalyzetheconversionofhaloalkanesinto8.1.5)comprisesucha
3、groupofmicrobialenzymesthatthecorrespondingalcoholsandhalideanions.Hydrolyticdehalogenationcatalyzedbyhaloalkanedehalogenaseisimportanttochemosynthesisandhasquitepotentialuseinenvironmentalpollution.Recently,X-raystructuresofthreedifferentbacterialhaloalkanedehalogenaseshavebeensolvedandthecataly
4、ticpropertiesoftheseenzymeshavethereforebeensubjectedtodetailedinvestigations.However,somemechanisticissuesarestilluncertain.Inthisreview,recentresultsfrommechanisticstudiesarediscussedtoattempttoenhancethecatalyticactivityandtoexpandthesubstraterange,whichcanfurtherpromotethedegradationofsomerem
5、ainingproblemcompoundsandthedevelopmentofdehalogenasesforuseinindustrialbiocatalysis.Keywords:haloalkanedehalogenase;1,2-dichloroethane;dehalogenation;bioremediation烷基卤脱卤酶(EC3.8.1.5)可以催化碳卤键的水解断裂,产生相应的醇和卤离子[1]。烷基卤脱卤酶种类很多,它的多样性使得底物范围大大拓宽,包括卤代烷烃、卤代环烷烃、卤代醇、卤代氨基化合物和卤代烯烃等[2]。烷基卤脱卤酶对含卤环境污染物的生物降解作用使得它的催化
6、作用机制引起国内外科学家的广泛关注。同时,很多尝试提高酶的反应活性和拓宽底物范围的研究也正在进行。对脱卤酶的催化机制、进化和表达的研究在一定程度上为工业上的生物催化难降解有机卤化物提供了理论依据。1烷基卤脱卤酶的晶体结构分析目前,三种不同的烷基卤脱卤酶的三维晶体结构已经被确定。从降解1,2-二氯乙烷的细菌XanthobacterautotrophicusGJ10[3]中得到一种水解脱卤酶。这是第一个经X-射线晶体衍射分析确定其晶体结构的烷基卤脱卤酶(DhlA)。另外,还有DhaA和LinB,它们分别是从细菌Rhodococcussp[4]和Sphingomonaspaucimobilis
7、UT26[5]中得到的。这三种脱卤酶是一种同源酶,在结构上主要包括两个相互作用的区域:主要区域包含一个α/β水解酶螺旋体,而那个变形性较大的帽型区域在结构上是α收稿日期:2009-10-09专论与综述螺旋,直接与主要区域相连。酶的催化活性中心就在这两个区域的界面上,中间有一个空穴,不同酶空穴大小不同,这对酶的催化以及底物特异性有重大影响。活性中心包括的残基有亲核试剂天冬氨酸Asp、作为催化碱的组氨酸His和作为催化酸的天冬氨酸Asp
