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Die L-Aminosäure Oxidase aus Rh. opacus gehört zur Klasse der Nucleotid-bindenden Oxidoreduktasen und darin zur GH2-Familie der flavinabhängigen Oxidasen. Diese Einteilung erfolgt aufgrund eines hochkonservierten Sequenzmotivs. Sie katalysiert stereoselektiv die oxidative Deaminierung von L-Aminosäuren in die entsprechenden a-Ketosäuren über ein Iminosäure-Intermediat, wobei Ammoniak und Wasserstoffperoxid entstehen. Da keine ausreichend homologe Struktur bekannt war, wurde die Struktur de novo mit Hilfe der SAD-Methode unter Verwendung eines Quecksilberderivates gelöst. Die LAAO bildet ein Homodimer mit einer ungewöhnlich großen Kontaktfläche. Eine vergleichbare Art der Dimerisierung findet sich bislang bei keinem Vertreter der GH2-Familie. Das Monomer besteht aus drei Domänen, der FAD-Bindungsdomäne, deren generelle Faltung innerhalb der Familie stark konserviert ist, der Substratbindungsdomäne, die weitestgehend der der LAAO aus Schlangengift entspricht und der helicalen Domäne, die ausschließlich für die Dimerisierung des Proteins verantwortlich ist und zu der ungewöhnlichen Dimerisierung führt. Aus den hochaufgelösten Strukturen des ungebundenen Proteins, zweier Substrat- und eines Inhibitorkomplexes konnten durch Vergleich mit den Strukturen der Schlangengift LAAO und der D-Aminosäuren oxidierenden DAAOs wichtige Hinweise auf den Reaktionsmechanismus der LAAOs erhalten werden. Dabei erfolgt, wie schon für die DAAOs gezeigt, die Reduktion des Flavins und die Umsetzung der L-Aminosäure in die Iminosäure über einen Hydridmechanismus, bei dem ausschließlich die zur Überlappung der Orbitale wichtige Orientierung des Substrates und des Flavins durch die aktiven Residuen des Proteins sichergestellt wird. An der eigentlichen Reaktion ist kein Rest des Proteins beteiligt. |
