A ativação catalítica do dioxigênio e a clivagem oxidativa seletiva das ligações C – C se tornaram os pontos principais de pesquisa no campo da química devido ao seu grande valor de aplicação em síntese orgânica e produção industrial.

Quercetina 2, 4-dioxigenases (QueDs), como um sistema biológico de metaloenzimaína típico, pode ativar eficientemente o dioxigênio e catalisar seletivamente a clivagem oxidativa da ligação C – C de substratos de flavonóis orgânicos sob condições moderadas. Embora estudos sobre QueDs tenham sido realizados por décadas, os mecanismos catalíticos detalhados de QueDs, especialmente as funções do resíduo Glu76 no sítio ativo, ainda estão em debate.

Em um estudo publicado no Journal of Catalysis , um grupo liderado pelo Prof. LI Chunsen do Instituto Fujian de Pesquisa sobre a Estrutura da Matéria (FJIRSM) da Academia Chinesa de Ciências relatou os mecanismos detalhados de reações catalisadas pela quercetina 2 dependente de níquel de tipo selvagem, 4-dioxigenase (Ni-QueD) e seus mutantes Glu76Asp e Glu76Gln usando simulações combinadas de MD e cálculos QM / MM, e eles revelaram o papel crítico do resíduo Glu76 na direção da reatividade do Ni-QueD.

Os pesquisadores descobriram que o resíduo Glu76 de ligação de níquel conservado na forma desprotonada é essencial para iniciar a reação catalítica pelo processo de transferência de elétrons acoplados a prótons.

O Glu76 gerado e protonado promove a reação subsequente regulando a interação da ligação de hidrogênio (ligação H) com os grupos carbonila da quercetina.

As investigações de mutantes Glu76Gln e Glu76Asp mostram que a mutação de Glu76 suprime essa interação de ligação H e resulta na menor atividade catalítica observada experimentalmente.

Este estudo fornece não apenas informações úteis sobre os mecanismos de reações catalisadas por QueDs dependentes de íons metálicos, mas também insights sobre como as enzimas alcançam reações específicas usando a interação de ligação H dos resíduos de ligação do centro de metal.