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本酶催化的反应为L-Phenylalanine + A 5,6,7,8-Tetrahydropteridine + O2 = L-Tyrosine + A 4A-Hydroxy-5,6,7,8-Tetrahydropteridine，系统名称为L-Phenylalanine,tetrahydropteridine:oxygen Oxidoreductase (4-Hydroxylating)，活性中心含有单核铁(II)。该反应涉及一个芳烃氧化物，它重排生成酚羟基。这导致C-4位的氢迁移到C-3位并部分保留。这一过程被称为NIH-迁移。形成的4a-羟基四氢蝶啶可以脱水为6,7-二氢蝶啶，既可以自发进行，也可以通过EC 4.2.1.96（4a-羟基四氢生物蝶呤脱水酶）的作用进行。6,7-二氢蝶啶必须通过EC 1.5.1.34（6,7-二氢蝶啶还原酶）酶促还原回四氢蝶啶，然后缓慢重排为更稳定但无活性的化合物7,8-二氢蝶啶。
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