Perklorát-reduktáz

A perklorát-reduktáz az alábbi reakciókat katalizáló enzim:

$\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_4{\phantom{A}}^{-}+2\mathrm{A}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{-}+2\mathrm{A}+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

és

$\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{A}\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{C}\mathrm{l}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{A}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Így az enzim szubsztrátjai redukált elektronakceptor (Sablon:Chem) és (per)klorát, termékei a klorit, egy oxidált elektronakceptor (A) és klorát esetén egy, perklorát esetén két vízmolekula. Hasonlóan működik a klorát-reduktázhoz, de attól eltérően képes perklorát redukciójára is, míg a klorát-reduktáz csak klorátot képes redukálni. A perklorát- és a klorát-reduktáz hasonlóak, de genetikailag eltérő kládot alkotnak.

2024 januárjáig a perklorát-reduktáz nem kapott EC-számot, de a klorát-reduktázhoz (Sablon:EC) hasonlóan valószínűleg az EC 1.97.1.- oxidoreduktáz-alosztály tagja lesz. Egyes adatbázisok, például a BRENDA így jelenleg a perklorát- és a klorát-reduktázt együtt listázzák.

Szerkezet

A perklorát-reduktázt általában 4 gén kombinációja kódolja, ezek sorrendje miatt a fehérjét nevezik pcrABCD-nek is.

A 4 gén által kódolt fehérje aktív alegységei a pcrA és a pcrB, melyek periplazmatikus dimert alkotnak a nitrát-reduktáz aktív részéhez hasonlóan. A pcrC feltehetően c-típusú citokróm, mely az AB komplexet a membránhoz csatlakoztatja, és lehetővé teszi az elektronszállítást. A pcrD funkciója ismeretlen, de a pcrABC rendszer összeállítására specifikus molibdéntartalmú chaperont kódolhat. Minden ismert működő perklorát-reduktáz genetikailag hasonló pcrABCD-változatot tartalmaz az Accobacter CAB törzs kivételével, ahol a hagyományos pcrC helyén nem kapcsolódó Campylobacterota-citokróm van.

A perklorát-reduktázt kódoló ismert élőlények mindegyike kódol a keletkező klorit redukálásával annak koncentrációemelkedését akadályozó klorit-dizmutázt is. A pcrABCD-t és a klorit-dizmutázt általában egymáshoz közeli gének kódolják. A Pcr a dimetil-szulfoxid-reduktáz-szupercsalád tagja. Az enzimben aktív helye a molibdénhez kötött molibdopterin-guanin-dinukleotid, ahol a molibdén az aszparaginsavhoz is kötődik. Itt a molibdén a következő reakciókon megy keresztül a perklorát redukciója során:

1. A molibdén(VI)-ot egy proton és egy elektron redukálja molibdén(V)-té, ekkor a molibdénhez csatlakozó oxocsoport hidroxilcsoporttá redukálódik.
2. Újabb proton és elektron hozzáadásával tovább redukálódik a molibdén(V) molibdén(IV)-gyé, és víz lép ki. Ekkor a fenilalanin kapu nyitott, így a perklorát be tud kerülni, így a molibdén megkötheti.
3. A perklorát kapcsolódik a molibdénhez, melynek oxidációs száma változatlan marad, a perklorát bekerülése után a fenilalanin kapu bezárul, a perklorát kloráttá redukálódik, ezzel együtt a molibdén(IV) molibdén(VI)-tá oxidálódik.
4. A molibdén(VI)-ot ismét molibdén(V)-té, majd molibdén(IV)-gyé redukálja két proton és két elektron, ez utóbbi alkalommal a fenilalanin kapu ismét kinyílik. Innen két lehetséges úton mehet tovább a ciklus:
   • Ha a klorát távozik, visszaáll a C állapotba a rendszer.
   • Ha a klorát nem távozik, a molibdén(IV) a kloráthoz kapcsolódik, és a fenilalanin kapu bezárul.
5. Ha a klorát nem távozik el, akkor visszafordíthatatlanul klorittá redukálódik, a molibdént molibdén(VI)-tá oxidálva. A klorit ezután távozik a rendszerből, az első lépés kezdeti állapota alakul ki ismét.

Források

• Sablon:Cite journal
• Sablon:Cite journal