View the peer-reviewed version (peerj.com/articles/551), which is the preferred citable publication unless you specifically need to cite this preprint.Silva PJ. 2014. With or without light: comparing the reaction mechanism of dark-operative protochlorophyllide oxidoreductase with the energetic requirements of the light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase.PeerJ 2:e551 https://doi.org/10.7717/peerj.551
Wi t h o r wi t h o u t l i g h t : c o mp a r i n g t h e r e a c t i o n me c h a n i s m o f d a r k -o p e r a t i v e p r o t o c h l o r o p h y l l i d e o x i d o r e d u c t a s e wi t h t h e e n e r g e t i c r e q u i r e me n t s o f t h e l i g h t -d e p e n d e n t p r o t o c h l o r o p h y l l i d e o x i d o r e d u c t a s eT h e a d d i t i o n o f t wo e l e c t r o n s a n d t wo p r o t o n s t o t h e C 1 7 = C 1 8 b o n d i n p r o t o c h l o r o p h y l l i d e i s c a t a l y z e d b y a l i g h t -d e p e n d e n t e n z y me r e l y i n g o n NA DP H a s e l e c t r o n d o n o r , a n d b y a l i g h ti n d e p e n d e n t e n z y me b e a r i n g a ( Cy s ) 3 A s p -l i g a t e d [ 4 F e -4 S ] c l u s t e r wh i c h i s r e d u c e d b y c y t o p l a s mi c e l e c t r o n d o n o r s i n a n A T P -d e p e n d e n t ma n n e r a n d t h e n f u n c t i o n s a s e l e c t r o n d o n o r t o p r o t o c h l o r o p h y l l i d e . T h e p r e c i s e s e q u e n c e o f e v e n t s o c c u r r i n g a t t h e C 1 7 = C 1 8 b o n d h a s n o t , h o we v e r , b e e n d e t e r mi n e d e x p e r i me n t a l l y i n t h e d a r k -o p e r a t i n g e n z y me . I n t h i s p a p e r , we p r e s e n t t h e c o mp u t a t i o n a l i n v e s t i g a t i o n o f t h e r e a c t i o n me c h a n i s m o f t h i s e n z y me a t t h e B 3 L Y P / 6 -3 1 1 + G( d , p ) / / B 3 L Y P / 6 -3 1 G( d ) l e v e l o f t h e o r y . T h e r e a c t i o n me c h a n i s m b e g i n s wi t h s i n g l e -e l e c t r o n r e d u c t i o n o f t h e s u b s t r a t e b y t h e ( Cy s ) 3 A s p -l i g a t e d [ 4 F e -4 S ] , y i e l d i n g a n e g a t i v e l y -c h a r g e d i n t e r me d i a t e . De p e n d i n g o n t h e r a t e o f F e -S c l u s t e r r e -r e
d u c t i o n , t h e r e a c t i o n e i t h e r p r o c e e d s t h r o u g h d o u b l e p r o t o n a t i o n o f t h e s i n g l e -e l e c t r o n -r e d u c e d s u b s t r a t e , o r b y a l t e r n a t i n g p r o t o n / e l e c t r o n t r a n s f e r . T h e c o mp u t e d r e a c t i o n b a r r i e r s s u g g e s t t h a t F e -S c l u s t e r r e -r e d u c t i o n s h o u l d b e t h e r a t e -l i mi t i n g s t a g e o f t h e p r o c e s s . P o i s s o n -B o l t z ma n n c o mp u t a t i o n s o n t h e f u l l e n z y me -s u b s t r a t e c o mp l e x , f o l l o we d b y Mo n t e Ca r l o s i mu l a t i o n s o f r e d o x a n d p r o t o n a t i o n t i t r a t i o n s r e v e a l e d a h i t h e r t o u n s u s p e c t e d p H-d e p e n d e n c e o f t h e r e a c t i o n p o t e n t i a l o f...