Quercetin‐2,4‐Dioxygenase aktiviert Sauerstoff in einem “side‐on” gebundenen O 2 ‐Ni‐Komplex

Die Quercetin‐2,4‐Dioxygenase (Quercetinase) von Streptomyces nutzt Nickel als Kofaktor, um die oxidative Spaltung des Flavonols Quercetin zu katalysieren. Wie dieses ungewöhnliche Metall im aktiven Zentrum die Katalyse und Sauerstoffaktivierung unterstützt, ist unklar. Wir stellen Kristallstrukturen der Ni‐Quercetinase in drei verschiedenen Zuständen vor, die direkte Einblicke geben, wie Quercetin und O 2 am Ni 2+ ‐Ion aktiviert werden. Ni 2+ wird in allen drei Zuständen durch drei Histidin‐Reste und einen Glutamat‐Rest (E 76 ) koordiniert. Wenn Quercetin bindet, ersetzt es einen Wasserliganden am Nickel und wird durch eine kurze Wasserstoffbrücke zu E 76 stabilisiert, dessen Carboxylat‐Gruppe sich um 90° dreht. Diese Konformationsänderung schwächt die Wechselwirkung zwischen Nickel und dem verbleibenden Wasserliganden und bereitet eine Koordinationsstelle am Nickel zur Bindung von O 2 vor. O 2 bindet “side‐on” an das Ni 2+ ‐Ion und steht senkrecht zu den C2‐C3‐ und C3‐C4‐Bindungen des Quercetins, die in den folgenden Schritten gespalten werden.