La activación catalítica con dioxígeno y la escisión oxidativa selectiva de los enlaces C – C se han convertido en puntos críticos de investigación en el campo de la química debido a su gran valor de aplicación en síntesis orgánica y producción industrial.

Quercetina 2, 4-dioxigenasas (QueDs), como un sistema biológico típico de metaloenzimas, Puede activar eficientemente el dioxígeno y catalizar selectivamente la escisión oxidativa del enlace C – C de los sustratos orgánicos de flavonol en condiciones suaves. Aunque los estudios sobre QueD se han realizado durante décadas, los mecanismos catalíticos detallados de los QueDs, especialmente las funciones del residuo Glu76 en el sitio activo, todavía están en debate.

En un estudio publicado en el Revista de catálisis , un grupo dirigido por el profesor LI Chunsen del Instituto de Investigación de Fujian sobre la Estructura de la Materia (FJIRSM) de la Academia de Ciencias de China informó los mecanismos detallados de las reacciones catalizadas por la quercetina 2 dependiente de níquel de tipo salvaje, 4-dioxigenasa (Ni-QueD) y sus mutantes Glu76Asp y Glu76Gln mediante el uso de simulaciones MD combinadas y cálculos QM / MM, y revelaron el papel fundamental del residuo Glu76 en la dirección de la reactividad de Ni-QueD.

Los investigadores encontraron que el residuo Glu76 ligado con níquel conservado en la forma desprotonada es esencial para iniciar la reacción catalítica mediante el proceso de transferencia de electrones acoplados a protones.

El Glu76 generado y protonado promueve la reacción subsiguiente regulando la interacción de los enlaces de hidrógeno (enlaces H) con los grupos carbonilo de la quercetina.

Las investigaciones de los mutantes Glu76Gln y Glu76Asp muestran que la mutación de Glu76 suprime dicha interacción de enlace H y da como resultado la menor actividad catalítica observada experimentalmente.

Este estudio proporciona no solo información útil sobre los mecanismos de reacciones catalizadas por QueDs dependientes de iones metálicos, pero también información sobre cómo las enzimas logran reacciones específicas mediante el uso de la interacción de enlace H de los residuos de ligadura del centro del metal.