|
ДокладыДиссоциативный и ассоциативный механизм разрыва Р-О связи нуклеозидфосфатов ферментами: определение типа реакции методами молекулярного моделированияМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Химический факультет, кафедра физической химии, Россия, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3, Тел.: (495)939-48-40, E-mail: kulakova@lcc.chem.msu.ru 1ФИЦ Биотехнологии РАН, Россия, 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. 2 Разрыв Р-О связи в нуклеозидфосфатах играет ключевую роль во многих биологических процессах: от формирования костей и хранения генетической информации до обеспечения энергией других энергозатратных процессов. На протяжении нескольких десятилетий обсуждается вопрос определения типа механизма разрыва P-O связи. Существует два основных механизма: ассоциативный – одностадийный процесс синхронного присоединения нуклеофила и разрыва Р-О связи фосфора с уходящей группой; и диссоциативный – многостадийный процесс, в котором разрыв P-O связи и нуклеофильная атака на фосфор происходят последовательно. Экспериментальные способы и надежные вычислительные методы определения типа механизма являются трудоемкой задачей. В данной работе предлагается способ определения типа механизма только на основе электронной плотности фермент-субстратного комплекса (ФСК). Расчет электронной плотности ФСК проводился с помощью программы ChemShell, содержащей эффективный оптимизатор DL-FIND, и квантово-химического программного пакета TURBOMOLE, которые позволили описывать систему в рамках комбинированного метода квантовой механики / молекулярной механики (КМ: PBE0-D3/6-31G**, ММ: CHARMM). Дескрипторы электронной плотности рассчитывались в программном пакете Multiwfn. В качестве объектов выбора подходящего дескриптора использовались различные фермент-субстратные комплексы, для которых известен механизм протекания разрыва Р-О связи. Наиболее эффективным дескриптором показал себя лапласиан электронной плотности ∇2ρ(r) вдоль линии разрываемой P-O связи. Отрицательные значения ∇2ρ(r) описывают области концентрации электронной плотности, а положительные – области деконцентрации электронной плотности. Характеристикой протекания реакции по ассоциативному механизму служит плато с ∇2ρ(r)
Материалы доклада |
