全文概要
美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Yi Lu、太平洋西北国家实验室的Joshua Adkins、John Cort等研究团队报道了一种新型的翻译后修饰——组氨酸-组氨酸（His–His）交联，该交联在人工构建的血红素-铜氧化酶模型蛋白（F33Y-CuBMb）中形成，并显著提升了其氧还原反应（ORR） 的催化活性和pH适应性。该交联通过高价位铁中间体和酪氨酸自由基介导的氧化自加工机制形成，经质谱与核磁共振确认为Nε2(His29)–Cδ2(His43) 连接。研究还发现，该交联在中性和碱性条件下将四电子ORR活性提高近三倍，并显著减少活性氧副产物。晶体学进一步揭示了Tyr33–His43交联作为反应中间体。
本文要点
交联的发现与表征：在H₂O₂氧化条件下，F33Y-CuBMb中形成His29–His43共价交联，经LC-MS/MS和NMR精确解析其结构为Nε2–Cδ2连接，交联产率约18–38%。
形成机制：反应涉及Fe(IV)=O（化合物II）和Tyr33自由基，晶体中捕获到Tyr33–His43中间体，提示其可能为His–His交联的前体。
催化性能提升：交联后酶在pH 7.0时ORR活性提升约2.9倍，且在pH 9.5仍保持活性，而未交联酶在pH 8.0即失活；同时ROS生成比例从35–47%降至9–23%。
生物学意义：该交联为首次在人工氧化酶中被结构-功能表征的His–His型共价辅因子，揭示了新型交联在酶活性调控与生物催化剂设计中的潜力。
文献详情
Yiwei Liu, Avery C. Vilbert, Barshali Ghosh, et al. A Post-translational Histidine–Histidine Cross-Link Enhances Enzymatic Oxygen Reduction Activity with Greater pH Adaptability, J. Am. Chem. Soc. (2025) DOI: 10.1021/jacs.5c12710
全文链接
https://doi.org/10.1021/jacs.5c12710
