NADPH-Cytochrom P450-Oxidoreduktase

NADPH-Cytochrom P450-Oxidoreduktase katalysiert den Elektronentransfer von NADPH über zwei Flavin-Kofaktoren zu verschiedenen Cytochrom P450s. Die Kristallstruktur der Rattenreduktase, die mit NADP(+) komplexiert ist, hat gezeigt, dass der Zugang von Nicotinamid zu FAD durch einen aromatischen Rest (Trp-677) blockiert ist, der gegen die Rückseite des Isoalloxazinrings des Flavins gestapelt ist. Um die Natur der Wechselwirkungen zwischen Nicotinamid, FAD und Trp-677 während des katalytischen Zyklus zu untersuchen, wurden drei mutierte Proteine mittels Kristallographie untersucht. Das erste Mutant, W677X, hat die letzten beiden C-terminalen Reste, Trp-677 und Ser-678, entfernt; das zweite Mutant, W677G, behält den C-terminalen Serinrest. Das dritte Mutant hat die folgenden drei katalytischen Reste substituiert: S457A, C630A und D675N. In den W677X- und W677G-Strukturen liegt die Nicotinamidgruppe von NADP(+) gegen den FAD Isoalloxazingring mit einer Neigung von etwa 30 Grad zwischen den Ebenen der beiden Ringe. Diese Ergebnisse, zusammen mit der Struktur von S457A/C630A/D675N, ermöglichen es uns, einen Mechanismus für den Hydridtransfer vorzuschlagen, der durch Änderungen in der Wasserstoffbindung und pi-pi-Wechselwirkungen zwischen dem Isoalloxazingring und entweder dem Nicotinamidring oder dem Trp-677-Indolring reguliert wird. Die Überlagerung der mutierten und Wildtypstrukturen zeigt eine signifikante Mobilität zwischen den beiden Flavin-Domänen des Enzyms. Dies, zusammen mit dem hohen Grad an Unordnung, der in der FMN-Domäne aller drei Mutantenstrukturen beobachtet wurde, deutet darauf hin, dass während der Katalyse konformationale Änderungen auftreten.