黄细胞色素的结构c（c）嗜盐碱性硫氧化细菌中与铜结合蛋白CopC相关的硫化物脱氢酶硫链弧菌paradoxusARh 1号机组

溶酶体多糖单加氧酶（LPMO）和铜结合蛋白CopC具有相似的单核铜位点。该位点由N末端组氨酸和第二个内部组氨酸侧链（称为组氨酸支架）定义。为了更好地了解反应性的决定因素，将来自金热蛔虫（Thermoascus aurantiacus，TaAA9A）的一种描述明确的细胞特异性LPMO的生化和结构特性与来自荧光假单胞菌（PfCopC）的CopC以及来自新生隐球菌的LPMO样蛋白Bim1进行了比较。PfCopC不被抗坏血酸还原，但由于残留物与N末端相互作用，它是一种非常强的Cu（II）螯合剂。Bim1的第一个生化特性表明，它不具有氧化还原活性，但对H2O2非常敏感，H2O2可以加速蛋白质中铜离子的释放。TaAA9A以与游离铜类似的速度氧化抗坏血酸，但通过产生较少活性氧物种的机制。这三个生物学相关的例子强调了蛋白质环境如何控制Cu与O2反应性的多样性。

黄酮蛋白氧化还原酶是专业脱氢酶大蛋白家族的成员，包括II型NADH脱氢酶、吡啶核苷酸二硫醚氧化还原酶类、铁氧还蛋白-NAD+还原酶、NADH氧化酶和NADH过氧化物酶，在一些原核生物和真核生物的代谢中起着关键作用。虽然已经对黄素蛋白氧化还原酶的单个成员或蛋白亚群进行了一些研究，但对这个大脱氢酶家族的不同成员和亚群之间的结构-功能关系的综合分析仍然缺失。在这里，我们提出了一个结构比较分析，表明所研究的黄素蛋白氧化还原酶具有高度相似的整体结构，尽管所研究的脱氢酶在功能注释和全球氨基酸组成方面有很大差异。不同的功能注释归因于它们参与基于相同生化反应的物种特定代谢途径，即特定辅因子的氧化，如NADH和FADH2。值得注意的是，所进行的比较分析揭示了反映非常相似氧化机制的保守序列特征，这些氧化机制在属于系统发育远缘物种的黄素蛋白氧化还原酶中是保守的，如细菌II型NADH脱氢酶和哺乳动物凋亡诱导因子蛋白，直到现在分别作为独特的蛋白质实体保留在细菌/真菌或动物中。此外，所提出的计算分析将允许考虑将FAD/NADH氧化还原酶作为新小分子的可能靶点，用于为患有罕见疾病或表现出线粒体功能障碍的癌症的患者调节线粒体呼吸，或用于治疗细菌/真菌/前体感染的抗生素。

组氨酸支架（His-brace）是一种与氧化酶和蛋白质铜伴侣相关的铜结合基序。在这里，我们使用生物化学和结构方法来表征荧光假单胞菌（PfCopC）中含组胺基铜伴侣的突变体。在一级和二级球残基中共产生了15个氨基酸变体，并根据其铜结合和氧化还原特性进行了表征。PfCopC对Cu（II）有很高的亲和力，也能结合Cu（I）。高重组屏障可能阻止氧化还原循环，从而阻止催化。相反，保守的第二球Glu27的突变能够使抗坏血酸缓慢氧化。变体E27A的晶体结构证实了His-brace处的铜结合。出乎意料的是，赤道位置的Asp83被证明对PfCopC的His种族中的Cu（II）结合是不可或缺的。一个PfCopC突变体被设计用来模拟来自溶性多糖单加氧酶样家族X325的His-小种，它没有结合Cu（II），但仍然能够结合Cu。这些结果突出了铜His-种族周围蛋白质环境对反应性的重要性，从而也突出了酶和伴侣之间的差异。