Molecular Insights into the One-Carbon Loss Oxidation of Indole-3-acetic Acid

吲哚试验 催化作用 化学 醋酸 碳纤维 吲哚-3-乙酸 有机化学 组合化学 生物化学 材料科学 基因 生长素 复合数 复合材料
作者
Jian Cheng,Nanxi Wang,Lu Yu,Yanmei Luo,Ao Liu,Shuo Tang,Jing-Bing Xu,Yi Shuang Wang,Jiapeng Zhu,Andrey A. Lebedev,Chang Tian,Ren Xiang Tan
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (11): 8528-8540 被引量:8
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c02178
摘要

Dye-decolorizing peroxidases (DyPs) represent a unique family of heme peroxidases that exhibit significant biotechnological promise. DyPs resemble classical peroxidases and operate through the peroxidative cycle, but they differ in structure and function and are ubiquitous in bacterial genomes, particularly in gut-associated species. Nonetheless, the metabolic capabilities and physiological roles of DyPs within the intestine remain unexplored. Here, we report the discovery of a Lactobacillus fermentum-derived DyP (LfDyP) with the unexpected property of directly converting indole-3-acetic acid (IAA) into indole-3-aldehyde (IAld) and indole-3-carbinol (I3C). To elucidate the underlying mechanism, protein crystallography, site-directed mutagenesis, electron paramagnetic resonance (EPR), and density functional theory (DFT) calculations were conducted. LfDyP was found to catalyze the one-electron oxidative decarboxylation of IAA to the skatole radical and its resonance via a long-range electron transfer (LRET) mechanism in the presence of O2. This catalysis initiates the IAA catabolic network, which is further formed through the formation of peroxyl radicals, dimerization, and tetraoxide decomposition. In summary, this study demonstrates the (bio)chemical basis for the catabolism of IAA by the intestinal microbiota into multiple indole-based signaling molecules.
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