能量耦合存在于产甲烷菌甲基辅酶M
还原酶MCR活化过程

来源：江苏农业科学杂志2018年第第23期北京时间：

作者：周玉珍; 汪伟; 金皓; 姚萍; 徐建明

单位：淮阴师范学院/江苏省环洪泽湖生态农业技术重点实验室，江苏淮安 223300

摘要：产甲烷菌中甲基辅酶R还原酶(MCR)催化甲烷合成途径中的最后一步，也是甲烷合成途径中速率限制的一步。MCR的活化中心有一必须的辅酶F430。有活性的MCR酶的辅酶F430活性中心的镍处于+1价态。快速有效地活化MCR对于阐明MCR的催化机理和人为控制天然甲烷的合成起到相当重要的作用。然而MCR的活化相当困难，因为辅酶F430的Ni(Ⅰ)的氧化还原电势极低(<-600 mV)，很容易被氧化而失活。目前为止，人们还没有找到体外活化MCR的有效方法，但发现H2和CO可以在体内活化MCR，虽然其活化机理还是一个迷。研究发现，在培养基中添加钨和硒可以提高H2活化MCR速度8倍和H2活化MCR的效率约65%；添加fumarate和CH3-SCoM使H2能够在体外活化MCR(为体内MCR活化程度的30%~40%)，让CO体外活化的MCR更稳定。这都说明H2和CO活化MCR的过程中存在能量耦合反应，正是这种能量耦合反应使得氧化还原电势较高的H2(-420 mV)和CO(-520 mV)能还原氧化还原电势较低的MCR的活性中心F430(<-600 mV)。

关键词：能量耦合;MCR;活化;产甲烷菌

基金资助：江苏省自然科学基金面上项目(编号：BK20131213)；江苏省淮安市科技计划(编号：HG201307)；江苏省生物质与酶技术重点实验室项目(编号：JSBEET1303)。