羥脯氨酸在自然界中非常豐富，因為它們是許多結構蛋白質和滲透物的組成部分。之前發現反式-4-羥基-l-脯氨酸(trans-4-hydroxy-l-proline，t4L-HP)的厭氧降解涉及甘氨醯自由基酶(glycyl radical enzyme，GRE) t4L-HP脫水酶(t4L-HP dehydratase，HypD)。
來自天津大學張雁教授課題組和伊利諾伊大學香檳分校趙惠民教授課題組合作報導了一種厭氧羥脯氨酸降解途徑，該途徑涉及一種新的GRE，反式-4-羥基-d-脯氨酸 (t4D-HP) C-N-裂解酶 (trans-4-hydroxy-d-proline (t4D-HP) C–N-lyase，HplG)，文章發表於近期的JACS，題目為「Anaerobic Hydroxyproline Degradation Involving C−N Cleavage by a Glycyl Radical Enzyme」。作者解析了HplG與底物t4D-HP 的複合物晶體結構，解析度為2.7 Å，結合測活結果提出了HplG自由基介導的1，2-消除開環反應的催化機制。作者還表徵了HplG參與的整個代謝途徑，在該途徑中，順式-4-羥基-l-脯氨酸 (cis-4-hydroxy-l-proline，c4L-HP) 首先異構化為t4D-HP，然後由自由基介導的 HplG開環生成 2-氨基-4-酮戊酸酯 (2-amino-4-ketopentanoate，AKP)，這是第一個GRE催化的1,2-消除開環反應的例子。隨後被 AKP 硫解酶 (AKP thiolase，OrtAB) 裂解產生乙醯輔酶 A 和 D-丙氨酸。與降解脯氨酸的梭菌中常見的 HypD 不同，切割模式的不同導致不同的產物和下游降解途徑。HypD產物被還原為脯氨酸，通過脯氨酸還原細菌進一步得到5-氨基戊酸和在非脯氨酸還原細菌中通過其他機制被降解。HplG產物是通過厭氧鳥氨酸降解途徑中的同源酶OrtAB、ALR和ALD降解。該研究充分強調了GREs催化化學反應的多樣性，及其在微生物多樣性中的作用。因此，本文呼籲基金委進一步資助張雁教授團隊挖掘厭氧菌中未知的GRE的研究。所謂，HplG之現示人GRE所能之廣，驅人往尋厭氧菌所遺。
(吳聯 摘譯)