氧化酶和过氧酶在其活性位点产生中间体，从而使底物中的惰性C−H键功能团化，例如甲烷向甲醇的酶促转化。然而，为了成为可利用的催化剂，这些酶还必须避免在偶联和非偶联的周转过程中可能发生的对其重要活性位点残基的氧化损伤。

       近期，The University of Manchester的Anthony P. Green课题组及其合作者使用停流光谱、靶向诱变、TD-DFT计算、高能分辨率荧光检测X射线吸收光谱复制和电子顺磁共振光谱的组合手段研究铜依赖性多糖裂解单加氧酶（LPMO）催化过程中的两种过渡中间体，共同形成了其活性位点的保护途径。

图片来源：J. Am. Chem. Soc.

      多糖裂解单加氧酶（LPMO）是需氧生物在降解大量生物量过程中分泌的酶。LPMO因为其在生物炼制中的商业潜力、在植物疾病中作为毒力因子的作用，以及利用氧化机制切割多糖中的糖苷键而备受关注。多糖底物降解难度大，需要LPMO在其铜组氨酸支架（即，被第二组氨酸的NH2和π−N原子螯合的铜离子）活性位点产生有效的氧化中间体，以便选择性地切割多糖内糖苷环的强C-H键（离解焓，约95−100 kcal mol⁻¹）。

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        在没有底物的情况下，用过氧化氢或过氧酸处理LPMO后，在组氨酸铜支架活性位点产生瞬时高价物种。这种中间体被认为是Cu^II−（组氨酸自由基），然后在系统间交叉反应中与附近的酪氨酸残基反应，产生铁磁性偶联的（S=1）Cu^II−酪氨酸自由基对，从而将组氨酸支架活性位点恢复到其静止状态，并允许其通过还原重新进入催化循环。这一过程使酶能够最大限度地减少对活性位点组氨酸残基的“动态”损伤，以增加酶失活前的总周转数，突出了氧化酶是如何进化的，以保护自己在非偶联周转过程中免受有害副反应的影响。

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https://doi.org/10.1021/jacs.3c06607

原文标题：Mapping the Initial Stages of a Protective Pathway that Enhances Catalytic Turnover by a Lytic Polysaccharide Monooxygenase

原文作者：Jingming Zhao,# Ying Zhuo,# Daniel E. Diaz, Muralidharan Shanmugam, Abbey J. Telfer, Peter J. Lindley, Daniel Kracher, Takahiro Hayashi, Lisa S. Seibt, Florence J. Hardy, Oliver Manners Tobias M. Hedison, Katherine A. Hollywood, Reynard Spiess, Kathleen M. Cain, Sofia Diaz-Moreno Nigel S. Scrutton, Morten Tovborg, Paul H. Walton,* Derren J. Heyes,* and Anthony P. Green*