今日Science报道颗粒状甲烷单加氧酶：单核铜中心是怎样氧化甲烷?

【引言】

甲烷既是一种强效的温室气体，也是一种容易获得的能源。甲烷氧化细菌利用甲烷单加氧酶（MMOs）来激活分子氧，并打破甲烷中105 kcal/mol的C-H键，在环境压力和温度下产生甲醇。最常见的MMO是膜结合的、依赖铜的颗粒酶（pMMO）。多个pMMO晶体结构显示三聚体原体组装，每个包含两个主要跨膜亚基（PmoA和PmoC）和一个具有大的周质域（PmoB）的跨膜亚基。相比之下，目前的工业催化过程需要巨大的压力和高温（> 1000K）。因此，了解酶如何催化这种反应对于开发在温和条件下发挥作用的催化剂至关重要。

【成果简介】

今日，在美国西北大学Amy C. Rosenzweig教授和Brian M. Hoffman教授（共同通讯作者）的带领下，与英国东安格利亚大学和美国加州理工学院合作，研究发现这些细菌的主要代谢酶——颗粒状甲烷单加氧酶（pMMO）中铜活性位点的性质一直存在争议，因为其生化、光谱和晶体学结果似乎相互矛盾。团队提出的生物化学和电子顺磁共振光谱表征与pMMO中的两个单铜位点最为一致：一个位于先前指定的活性位点（Cu_B）的可溶性PmoB亚基中，另一个位于~2 nm外膜结合的PmoC亚基（Cu_C）中。基于这些结果，提出了单铜位点可以催化pMMO中的甲烷氧化反应。相关成果以题为“Particulate methane monooxygenase contains only mononuclear copper centers”发表在了Science上。

 【图文导读】

图1 一个pMMO原体的结构及X波段连续波EPR表征

图2 Cu_B (II)和Cu_C (II) ¹⁵N与ENDOR连接

图3 纯化pMMO Cu(II)-Cu(II)四-脉冲DEER距离测量

文献链接：Particulate methane monooxygenase contains only mononuclear copper centers（Science, 2019, DOI：10.1126/science.aav2572）

本文由木文韬翻译，材料牛整理编辑。

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