Inaktivierung von Urease durch 1,4-Benzochinon: Chemie an der Proteinfäche

Die hohe Aktivität von Urease, einem Ni(ii)-Enzym, hat mehrere nachteilige Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Landwirtschaft, und ihre Modulation erfordert den Einsatz von Inhibitoren. 1,4-Benzochinon (BQ) inaktiviert irreversibel die Urease von Sporosarcina pasteurii (SPU) mit kinetischen Eigenschaften erster Ordnung sowohl für den Inhibitor als auch für das Enzym. Diese Reaktion wird stoichiometrisch im Beisein von Sulfit gequencht. Die 2,07 Å Kristallstruktur von SPU, gebunden an BQ, zeigt die Anwesenheit einer 1,4-Hydrochinon-Einheit, die kovalent an die Thiolgruppe von αCys322 gebunden ist, einem Schlüsselrest, der sich an der beweglichen Klappe befindet, die den Substratzugang zur aktiven Stelle reguliert. Die 1,75 Å Kristallstruktur, die erhalten wird, wenn Sulfit einer Lösung von SPU hinzugefügt wird, die zuvor mit BQ inkubiert wurde, zeigt eine 2,5-Dihydroxy-benzenesulfonat-Einheit, die an die αCys322-Thiolgruppe gebunden ist. Diese Daten zeigen, wie die aktive Stelle Cystein mit einer prototypischen BQ-Einheit reagiert, die in einer großen Anzahl von natürlichen Substanzen gefunden wird, die potenziell geeignet sind, die Urease-Aktivität zu kontrollieren.