An allosteric redox switch involved in oxygen protection in a CO2 reductase

变构调节 化学 氧化还原 氧气 活性氧 细胞生物学 生物化学 无机化学 生物 有机化学
作者
Ana Rita Oliveira,Cristiano Mota,Guilherme Vilela-Alves,Rita R. Manuel,Neide Pedrosa,Vincent Fourmond,Kateryna Klymanska,Christophe Léger,Bruno Guigliarelli,Maria João Romão,Inês A. C. Pereira
出处
期刊:Nature Chemical Biology [Nature Portfolio]
卷期号:20 (1): 111-119 被引量:18
标识
DOI:10.1038/s41589-023-01484-2
摘要

Metal-dependent formate dehydrogenases reduce CO2 with high efficiency and selectivity, but are usually very oxygen sensitive. An exception is Desulfovibrio vulgaris W/Sec-FdhAB, which can be handled aerobically, but the basis for this oxygen tolerance was unknown. Here we show that FdhAB activity is controlled by a redox switch based on an allosteric disulfide bond. When this bond is closed, the enzyme is in an oxygen-tolerant resting state presenting almost no catalytic activity and very low formate affinity. Opening this bond triggers large conformational changes that propagate to the active site, resulting in high activity and high formate affinity, but also higher oxygen sensitivity. We present the structure of activated FdhAB and show that activity loss is associated with partial loss of the metal sulfido ligand. The redox switch mechanism is reversible in vivo and prevents enzyme reduction by physiological formate levels, conferring a fitness advantage during O2 exposure. Oxygen sensitivity hampers applications of metal-dependent CO2 reductases. Here, Oliveira et al. describe how an allosteric disulfide bond controls the activity of a CO2 reductase, preventing its physiological reduction during transient O2 exposure and allowing aerobic handling of the enzyme.
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