【摘 要】
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[4Fe-4S]-dependent radical S-adenosylmethionine(SAM)proteins are a superfamily of oxidoreduc-tases that can catalyze a series of challenging transformations using the common 5-dAdo rad-ical intermediate.Although the structures and functions of radical SAM
【机 构】
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State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces and Fujian Provincial Key Laboratory of
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[4Fe-4S]-dependent radical S-adenosylmethionine(SAM)proteins are a superfamily of oxidoreduc-tases that can catalyze a series of challenging transformations using the common 5-dAdo rad-ical intermediate.Although the structures and functions of radical SAM enzymes have been ex-tensively studied,the electronic state-dependent reactions of the[4Fe-4S]clusters in these en-zymes are still elusive.Herein we performed QM/MM calculations to elucidate the electronic state-dependent reactivity of the[4Fe-4S]clus-ter in pyruvate-formate lyase activating enzyme.Our calculations show that the electronic state-dependent SAM activation by the[4Fe-4S]clusters in radical SAM enzyme is determined by both the super-exchange and exchange-enhanced reactivities.The super-exchange coupling in the[4Fe-4S]cluster favors the antiferromagnetic coupling between two neighbouring pairs,which results in the α-electron rather than the β-electron donation from the[4Fe-4S]1+clus-ter toward the SAM activation.Meanwhile,in the most favorable electronic state for the reductive cleavage of S-C5\',Fe4 would donate its α-electron to gain the maximum exchange interactions in the Fe4-block.Such super-exchange and exchange-enhanced reactivity could be the general principles for reactivities of[4Fe-4S]cluster in RS enzymes.
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