Mechanism and dynamics of fatty acid photodecarboxylase
Damien Sorigué
(1)
,
Kyprianos Hadjidemetriou
(2)
,
S. Blangy
(1)
,
G. Gotthard
(3)
,
A. Bonvalet
(4)
,
Nicolas Coquelle
(5, 2)
,
P. Samire
(1, 6)
,
Alexey Aleksandrov
(4)
,
L. Antonucci
(4)
,
A. Benachir
(4)
,
S. Boutet
(7)
,
Martin Byrdin
(2)
,
Marco Cammarata
(8)
,
S. Carbajo
(7)
,
Stephan Cuine
(1)
,
R. Doak
(9)
,
L. Foucar
(9)
,
A. Gorel
(9)
,
M. Grünbein
(9)
,
E. Hartmann
(9)
,
Rainer Hienerwadel
(10, 11)
,
M. Hilpert
(9)
,
M. Kloos
(9)
,
T. Lane
(7)
,
B. Légeret
(1)
,
P. Legrand
(12)
,
Y. Li-Beisson
(1)
,
S. Moulin
(1)
,
D. Nurizzo
(3)
,
G. Peltier
(1)
,
Giorgio Schirò
(2)
,
R. Shoeman
(9)
,
M. Sliwa
(13)
,
X. Solinas
(4)
,
B. Zhuang
(4, 6)
,
T. Barends
(9)
,
Jacques-Philippe Colletier
(2)
,
M. Joffre
(4)
,
Antoine Royant
(2, 3)
,
C. Berthomieu
(10, 14)
,
Martin Weik
(2)
,
T. Domratcheva
(9, 15)
,
K. Brettel
(6)
,
Marten H. Vos
(4)
,
I. Schlichting
(9)
,
Pascal Arnoux
(10, 16)
,
P. Müller
(6)
,
F. Beisson
(1)
1
EBMP -
Environnement, Bioénergie, Microalgues et Plantes
2 IBS - UMR 5075 - Institut de biologie structurale
3 ESRF - European Synchrotron Radiation Facility [Grenoble]
4 LOB - Laboratoire d'Optique et Biosciences
5 ILL - Institut Laue-Langevin
6 I2BC - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
7 SLAC - SLAC National Accelerator Laboratory
8 IPR - Institut de Physique de Rennes
9 Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung
10 BIAM - Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB)
11 LGBP - Luminy Génétique et Biophysique des Plantes
12 SSOLEIL - Synchrotron SOLEIL
13 LASIRE - Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement - UMR 8516
14 IPM - Interactions Protéine Métal
15 Department of Chemistry, Lomonosov Moscow State University
16 MEM - Microbiologie Environnementale et Moléculaire
2 IBS - UMR 5075 - Institut de biologie structurale
3 ESRF - European Synchrotron Radiation Facility [Grenoble]
4 LOB - Laboratoire d'Optique et Biosciences
5 ILL - Institut Laue-Langevin
6 I2BC - Institut de Biologie Intégrative de la Cellule
7 SLAC - SLAC National Accelerator Laboratory
8 IPR - Institut de Physique de Rennes
9 Max-Planck-Institut für Medizinische Forschung
10 BIAM - Institut de Biosciences et Biotechnologies d'Aix-Marseille (ex-IBEB)
11 LGBP - Luminy Génétique et Biophysique des Plantes
12 SSOLEIL - Synchrotron SOLEIL
13 LASIRE - Laboratoire Avancé de Spectroscopie pour les Intéractions la Réactivité et l'Environnement - UMR 8516
14 IPM - Interactions Protéine Métal
15 Department of Chemistry, Lomonosov Moscow State University
16 MEM - Microbiologie Environnementale et Moléculaire
Damien Sorigué
- Fonction : Auteur
- PersonId : 747602
- IdHAL : damien-sorigue
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A. Bonvalet
- Fonction : Auteur
- PersonId : 806779
- IdHAL : adeline-bonvalet
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Alexey Aleksandrov
- Fonction : Auteur
- PersonId : 740208
- IdHAL : alexey-aleksandrov
- ORCID : 0000-0002-8150-3931
L. Antonucci
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1334172
- IdHAL : laura-antonucci
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Marco Cammarata
- Fonction : Auteur
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Stephan Cuine
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : stephan-cuine
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Rainer Hienerwadel
- Fonction : Auteur
- PersonId : 748943
- IdHAL : rainer-hienerwadel
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Y. Li-Beisson
- Fonction : Auteur
- PersonId : 750124
- IdHAL : yonghua-li-beisson
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- IdRef : 193126540
G. Peltier
- Fonction : Auteur
- PersonId : 750163
- IdHAL : gilles-peltier
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Jacques-Philippe Colletier
- Fonction : Auteur
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Antoine Royant
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- PersonId : 1640
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C. Berthomieu
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Martin Weik
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T. Domratcheva
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Marten H. Vos
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Pascal Arnoux
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P. Müller
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F. Beisson
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Résumé
Fatty acid photodecarboxylase (FAP) is a photoenzyme with potential green chemistry applications. By combining static, time-resolved, and cryotrapping spectroscopy and crystallography as well as computation, we characterized FAP reaction intermediates on time scales from subpicoseconds to milliseconds. High-resolution crystal structures from synchrotron and free electron laser x-ray sources highlighted an unusual bent shape of the oxidized flavin chromophore. We demonstrate that decarboxylation occurs directly upon reduction of the excited flavin by the fatty acid substrate. Along with flavin reoxidation by the alkyl radical intermediate, a major fraction of the cleaved carbon dioxide unexpectedly transformed in 100 nanoseconds, most likely into bicarbonate. This reaction is orders of magnitude faster than in solution. Two strictly conserved residues, R451 and C432, are essential for substrate stabilization and functional charge transfer.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
|---|