Enzymatische C4-Epimerisierung von UDP-Glucuronsäure: präzise gesteuerte Rotation eines transienten 4-Ketointermediats für eine invertierende Reaktion ohne Decarboxylierung.

Abstract UDP‐Glucuronsäure(UDP‐GlcA)‐4‐Epimerase repräsentiert eine wichtige Fragestellung in der Enzymkatalyse: die Balance zwischen konformativer Flexibilität und genauer Positionierung. Das Enzym koordiniert die C4‐Oxidation des Substrats durch NAD + mit der Rotation eines leicht decarboxylierbaren β‐Ketosäure‐Intermediats im aktiven Zentrum zur Ermöglichung der stereoinvertierenden Reduktion der Ketogruppe durch NADH. Wir zeigen hier die nur schwer erfassbare Rotationskoordinate des 4‐Ketointermediats. Distorsion des Zuckerrings in eine Boot‐Konformation erzeugt torsionale Mobilität in der Bindungstasche des Enzyms. Die Endpunkte der Rotation zeigen den 4‐Ketozucker in einer unverformten 4 C 1 ‐Sesselkonformation. Die äquatorial positionierte Carboxylatgruppe ist ungünstig für die 4‐Ketozucker‐Decarboxylierung. Varianten der Epimerase zeigen Decarboxylierung, wenn sie die Bindung mit der Carboxylatgruppe im entgegengesetzten Rotationsisomer des Substrats entfernen. R185A/D‐Substitutionen wandeln die Epimerase in UDP‐Xylose‐Synthasen um, welche UDP‐GlcA in stereospezifischen, konfigurationserhaltenden Reaktionen decarboxylieren.