methyl-coenzyme M

• 分子结构分类: 有机化合物 - 有机酸及其衍生物 - 有机磺酸及其衍生物
• 英文名称: methyl-coenzyme M
• 英文别名: 2-(Methylsulfanyl)ethane-1-sulfonate；2-methylsulfanylethanesulfonate
• 化学式: C₃H₇O₃S₂
• 分子量: 155.219
• InChiKey: FGMRHOCVEPGURB-UHFFFAOYSA-M

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.3
• 重原子数：
  8
• 可旋转键数：
  2
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  1.0
• 拓扑面积：
  90.9
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  4

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  methyl-coenzyme M 在 DL-dithiothreitol 、 coenzyme B 、 methyl-coenzyme M reductase 作用下， 以 aq. buffer 为溶剂， 生成 methane
  参考文献：
  名称：

  Mode of action uncovered for the specific reduction of methane emissions from ruminants by the small molecule 3-nitrooxypropanol

  摘要：

  标题：重要性 反刍动物畜牧业部门排放的甲烷是反刍动物消化系统中植物生物质发酵产生的副产品，由产甲烷古细菌产生，不仅是对气候变化有贡献的人为温室气体的重要来源，还导致能量损失和饲料利用效率降低。本研究阐明了高度特异性抑制剂3-硝基丙醇（3-NOP）的研发和独特作用方式，该抑制剂针对瘤胃古细菌中的镍酶甲基辅酶M还原酶，催化产甲烷反应。最近在活体（奶牛和肉牛）中应用的极低有效浓度下，3-NOP似乎只抑制甲烷生成菌，因此作为饲料添加剂的开发具有吸引力。

  DOI：

  10.1073/pnas.1600298113
• 作为产物：
  描述：

  2-mercaptoethanesulfonate 、 Co-methyl-Co-5-hydroxybenzimidazolylcob(III)amide 生成 5-hydroxybenzimidazolylcob(I)amide 、 氢(+1)阳离子 、 methyl-coenzyme M
  参考文献：
  名称：

  Methylcobalamin:Coenzyme M Methyltransferase Isoenzymes MtaA and MtbA from Methanosarcina barkeri. Cloning, Sequencing and Differential Transcription of the Encoding Genes, and Functional Overexpression of the mtaA Gene in Escherichia coli

  摘要：

  Methanosarcina barkeri 中已知含有两种甲基转移酶同工酶，分别命名为 MtaA 和 MtbA，它们能够催化甲基辅酶 M 从甲基钴胺素和辅酶 M 的形成。编码这两个可溶性 34 kDa 蛋白的基因已被克隆和测序。 mtaA 和 mtbA 在基因组的不同区域被发现，每个基因各自形成一个单顺反子转录单位。Northern 印迹分析显示，当 M. barkeri 在甲醇上生长时， mtaA 的转录优先发生；而当该菌在 H2/CO2 或三甲胺上生长时， mtbA 基因被转录。通过推导的氨基酸序列比较发现，这两种同工酶的序列相似度为 37%。两种同工酶的序列均与 Escherichia coli 的尿卟啉原 III 脱羧酶表现出相似性。 mtaA 基因被一个编码六个组氨酸的序列标记，该序列位于 mtaA 启动子上游 6 个碱基对处，随后在 E. coli 中实现了该基因的功能性过表达。研究发现， E. coli 表达的蛋白质中有 25% 具有活性甲基转移酶功能，通过两步纯化可获得近乎纯度的蛋白质，产率达到 70%。

  DOI：

  10.1111/j.1432-1033.1996.00653.x

文献信息

• Binding of Coenzyme B Induces a Major Conformational Change in the Active Site of Methyl-Coenzyme M Reductase
  作者：Sieglinde Ebner、Bernhard Jaun、Meike Goenrich、Rudolf K. Thauer、Jeffrey Harmer

  DOI：10.1021/ja906367h

  日期：2010.1.20

  Methyl-coenzyme M reductase (MCR) is the key enzyme in methane formation by methanogenic Archaea. It converts the thioether methyl-coenzyme M and the thiol coenzyme B into methane and the heterodisulfide of coenzyme M and coenzyme B. The catalytic mechanism of MCR and the role of its prosthetic group, the nickel hydrocorphin coenzyme F(430), is still disputed, and no intermediates have been observed

  甲基辅酶 M 还原酶 (MCR) 是产甲烷古细菌形成甲烷的关键酶。它将硫醚甲基辅酶 M 和硫醇辅酶 B 转化为甲烷和辅酶 M 和辅酶 B 的杂二硫化物。 MCR 的催化机制及其辅基镍氢卟啉辅酶 F(430) 的作用仍存在争议，并且当酶与天然底物一起温育时，迄今为止通过快速光谱技术还没有观察到中间体。在竞争性抑制剂辅酶 M 代替甲基辅酶 M 存在的情况下，将辅酶 B 添加到活性 Ni(I) 状态 MCR(red1) 诱导两个新物种，称为 MCR(red2a) 和 MCR(red2r)，它们已被表征通过脉冲 EPR 光谱。在这里，我们表明辅酶 B 的 S-甲基-和 S-三氟甲基类似物也可以诱导两个 MCR(red2) 信号。 MCR(red2a) 和 MCR(red2r) 诱导的 (19)F-ENDOR 数据S-CF(3)-辅酶 B 表明，与辅酶 B 类似物结合后，辅酶 B 的 7-硫代庚酰基链的末端向
• Intermediates in the Catalytic Cycle of Methyl Coenzyme M Reductase: Isotope Exchange is Consistent with Formation of a σ-Alkane-Nickel Complex
  作者：Silvan Scheller、Meike Goenrich、Stefan Mayr、Rudolf K. Thauer、Bernhard Jaun

  DOI：10.1002/anie.201003214

  日期：2010.10.25

  catalyzes the formation of CH3D and CH2D2 in a deuterated medium. CH2D2 is formed by an exchange of deuterium into the S‐methyl group of the substrate. Deuterium is incorporated at both carbon atoms of the S‐ethyl group of ethyl coenzyme M, and a 13C label is rapidly scrambled within the ethyl group (see scheme). Thus, at least one intermediate is formed and the isotope exchange pattern is consistent with formation

  甲烷生成的关键镍酶（MCR）催化氘化介质中CH 3 D和CH 2 D 2的形成。CH 2 D 2是通过将氘交换为底物的S-甲基而形成的。氘结合在乙基辅酶M的S-乙基的两个碳原子上，并且13 C标记在乙基内快速加乱（请参见方案）。因此，形成了至少一种中间体，并且同位素交换模式与σ-烷烃-镍络合物的形成相一致。
• Methane Formation by Reaction of a Methyl Thioether with a Photo-Excited Nickel Thiolate—A Process Mimicking Methanogenesis in Archaea
  作者：Luca Signor、Carola Knuppe、Robert Hug、Bernd Schweizer、Andreas Pfaltz、Bernhard Jaun

  DOI：10.1002/1521-3765(20001002)6:19<3508::aid-chem3508>3.3.co;2-n

  日期：2000.10.2

  The formation of a sulfuranyl radical intermediate followed by methyl transfer to the nickel(I) center of coenzyme F430 and generation of the disulfide has been proposed as a possible mechanism for the formation of methane catalyzed by methyl coenzyme M reductase in methanogenic archaea. In order to test this hypothesis, a sterically shielded, bifunctional model substrate that contained a methyl thioether

  已提出形成硫代烷基自由基中间体，然后将甲基转移至辅酶F430的镍（I）中心并生成二硫键，作为在产甲烷古菌中由甲基辅酶M还原酶催化形成甲烷的可能机理。为了检验该假设，合成了一种空间屏蔽的双功能模型底物，该底物包含甲基硫醚和巯基官能团，可以根据假定的机理形成五元环硫烷基。相应的硫醇盐与Ni（II）盐反应生成抗磁性的方形Ni（II）二硫醇盐络合物，其特征在于X射线衍射。用波长大于300 nm的光照射该配合物后，形成甲烷和环状二硫化物，而在不存在镍的情况下照射硫醇盐只会产生痕量的甲烷，而不会产生环状二硫化物。观察到的产物与通过硫烷基的推测机理相一致，并且光的作用被解释为在激发二硫代镍（II）的电荷转移带时形成了Ni（I）/噻吩基对。在大量过量的硫醇盐存在下，抗磁性络合物转变为顺磁性的五或六配位络合物，与方形平面的抗磁性二硫醇盐相比，事实证明该化合物在甲烷和环状二硫化物的生成中更具活性。 。光的作用
• Spectroscopic and Kinetic Studies of the Reaction of Bromopropanesulfonate with Methyl-coenzyme M Reductase
  作者：Ryan C. Kunz、Yih-Chern Horng、Stephen W. Ragsdale

  DOI：10.1074/jbc.m606715200

  日期：2006.11

  Methyl-coenzyme M reductase (MCR) catalyzes the final step of methanogenesis in which coenzyme B and methyl-coenzyme M are converted to methane and the heterodisulfide, CoMS-SCoB. MCR also appears to initiate anaerobic methane oxidation (reverse methanogenesis). At the active site of MCR is coenzyme F, a nickel tetrapyrrole. This paper describes the reaction of the active MCR state with the potent

  甲基辅酶M还原酶（MCR）催化甲烷化作用的最后一步，其中辅酶B和甲基辅酶M转化为甲烷和杂二硫键CoMS-SCoB。MCR似乎也可以启动厌氧甲烷氧化（甲烷化逆向生成）。在MCR的活性位点是辅酶F430，一种四吡咯镍。本文通过紫外可见光谱和EPR光谱以及稳态和快速动力学描述了活性MCR（red1）状态与强抑制剂3-溴丙烷磺酸盐（BPS; I50 = 50 nM）的反应。在离子反应中，BPS被证明是MCR的另一种底物，它不依赖于辅酶B，导致BPS脱溴并形成带有指定给Ni的EPR信号的独特状态（“ MCR（PS）”） （III）-丙基磺酸盐种类（Hinderberger，D.，Piskorski，RP，Goenrich，M.，Thauer，RK，Schweiger，A.，Harmer，J.，and Jaun，B.（2006年）Angew。化学 诠释 埃德 Engl。45，3602-3607）。通过
• Post-translational modifications in the active site region of methyl-coenzyme M reductase from methanogenic and methanotrophic archaea
  作者：Jörg Kahnt、Bärbel Buchenau、Felix Mahlert、Martin Krüger、Seigo Shima、Rudolf K. Thauer

  DOI：10.1111/j.1742-4658.2007.06016.x

  日期：2007.9

  methylations. The MS analysis included MCR I and MCR II from Methanothermobacter marburgensis, MCR I from Methanocaldococcus jannaschii and Methanoculleus thermophilus, and MCR from Methanococcus voltae, Methanopyrus kandleri and Methanosarcina barkeri. Two MCRs isolated from Black Sea mats containing mainly methanotrophic archaea of the ANME‐1 cluster were also analyzed.

  甲基辅酶M还原酶（MCR）催化产甲烷古菌中的甲烷形成步骤。已显示来自马尔堡甲烷杆菌的同工酶I在活性位点区域包含一个巯基肽键和四个甲基化氨基酸。我们在这里报告说，来自所有产甲烷菌的MCRs都含有巯基肽键，但是这些酶的翻译后甲基化有所不同。MS分析包括来自马氏甲烷球菌的MCR I和MCR II，来自詹氏甲烷球菌和嗜热甲烷菌的MCR I，以及来自伏地甲烷球菌，Methanopyrus kandleri和甲烷甲烷八叠球菌的MCR。还分析了从黑海垫中分离出的两个MCR，它们主要含有ANME-1簇的甲烷营养营养古细菌。