当你的伤口愈合，你的肝脏排毒时，比如你摄入的组胺，你可以感谢一类被称为铜胺氧化酶的酶的帮助。用常用的技术确定这些酶中最小氢原子的确切位置是一项挑战，但对于设计出具有不同寻常但有用的生化反应性的改良酶至关重要。

现在，在一项名为“铜胺氧化酶的半醌自由基中间体的中子晶体学揭示了肽基醌辅助因子的底物辅助构象变化”的研究中，发表在ACS催化上，由大阪医科大学和大阪大学的研究人员领导的研究小组使用中子晶体学对铜胺氧化酶的原子结构进行了成像。这项研究为这种酶的生物化学结构提供了前所未有的见解。

一些铜胺氧化酶表现出不同寻常的生物化学特征，比如量子隧道效应，这使得其他方面的反应速度快得令人费解。虽然确定酶中每个氢原子的确切位置往往具有挑战性，但这些知识对于设计相应的人工酶是重要的。

研究人员通常通过x射线晶体学获得酶的原子-原子结构。然而，这种技术通过从酶中的电子衍射获得结构信息。因此，它不足以成像氢原子，因为氢原子通常只包含一个电子。中子晶体学分析酶中原子核的衍射(所有原子都有一个原子核)，是研究人员为他们的工作选择的另一种成像技术。

该研究的主要作者Takeshi Murakawa解释说:“x射线晶体学本身无法完全解释我们的酶的ph依赖性，构象变化和激进的中间稳定性问题。”“中子晶体学非常适合回答这些问题。”

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研究人员获得了许多见解。例如，他们对酶内的质子化/去质子化状态(与pH值有关)进行了成像，这些位置对稳定自由基很重要(即，特别是含有未配对电子的活性原子)。他们还描述了酶的托喹酮辅助因子的运动-滑动，向上倾斜和半旋转-促进酶内的单电子转移。

资深作者Toshihide Okajima说:“我们揭示了在酶促反应中，高亲和力胺底物的第二分子的结合，这是酶活性部位以前未知的事件。”“x射线晶体学没有这样的见解。”

这项工作提供了先前未公开的铜胺氧化酶的结构细节，该酶在生化代谢中具有许多功能。揭示酶中氢原子的确切位置有助于解释它在生理温度和压力下的效率。未来，研究人员可能会将这些见解应用于设计化学工业中使用的人工酶。