Die cofaktorfreie 1H-3-Hydroxy-4-oxochinaldin-2,4-Dioxygenase (Hod) katalysiert die 2,4-oxygenolytische Spaltung ihres N-heterozyklischen Substrates zu Anthranilat und CO. Mittels Sequenz-Alignments und Struktur-Vorhersagen wurde Hod der Superfamilie der Alpha/Beta-Hydrolasen zugeordnet. Kinetische Untersuchungen und Produkthemmstudien belegen für Hod einen geordneten ternären Komplex-Mechanismus und stützen die Annahme, dass in Hod Aminosäure-Reste einer konservierten Triade katalytische Funktionen übernehmen. In einer basenkatalysierten Modellreaktion konnte die O2-abhängige Bildung resonanzstabilisierter Substratradikale nachgewiesen werden. Für einen zentralen Enzym-Substrat-Komplex wird ein Elektronentransfer vom Substratanion auf O2 postuliert, der in der Bildung eines Radikalpaares resultiert. Die Fähigkeit zur cofaktor-unabhängigen O2-Aktivierung scheint vorwiegend in den chemisch-phyhsikalischen Eigenschaften der meist aromatischen oder ungesättigten organischen Substrate begründet. <dt.>
The cofactor-less 1H-3-hydroxy-4-oxoquinaldine 2,4-dioxygenase (Hod) catalyzes the 2,4-dioxygenolytic cleavage of 1H-3-hydroxy-4-oxoquinaldine, resulting in the formation of carbon monoxide and N-acetylanthranilate. On the basis of sequence alignments and secondary structure predictions Hod has been classified as a member of the alpha/beta-hydrolase fold superfamiliy. Steady-state kinetics and product inhibition patterns of Hod suggested a compulsory-order ternary-complex mechanism where Hod has adapted acitve site residues of the alpha/beta-hydrolase fold for the reaction. Investigation of base-catalyzed modelreaction revealed formation of a resonance stabilized radical upon exposure to dioxygen. It is suggested that in the ternary complex of the enzyme, direct single-electron transfer from the substrate-anion to dioxygen may occur, resulting in a radical pair. Cofactor-less dioxygen activation seems to depend on the physical and chemical properties of the substrates rather than on enzyme structure. <engl.>
