|
ДокладыВлияние заместителей уходящей группы на гидролиз фосфорорганических соединений в активном центре фосфотриэстеразы из Pseudomonas diminutaМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Химический факультет, кафедра физической химии, Россия, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 3 1ФИЦ Биотехнологии РАН, Россия, 119071, Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. 2 Исследования показывают, что использование фосфорорганических соединений в качестве пестицидов и антипиренов приводит к загрязнению воды и почвы. Одна из самых известных фосфотриэстераз, которая способна гидролизовать широкий спектр нейротоксичных фосфорорганических соединений – фосфотриэстераза из Pseudomonas diminuta (Pd-PTE). Активный центр фосфотриэстеразы Pd-PTE включает в себя два катиона d-металлов, которые взаимодействуют с мостиковым гидроксид-анионом, непосредственно участвующим в реакции гидролиза. Кроме того, катионы металлов координированы четырьмя остатками гистидина (His55, His57, His201, His230), аспартатом (Asp301), карбоксилированным остатком Lys169 и субстратом. В данной работе проводилось изучение механизма реакции гидролиза, а также анализ геометрических и электронно-плотностных критериев интермедиата реакции с целью оценки влияния заместителей уходящей группы на гидролиз различных органофосфатов в активном центре Pd-PTE. В данном исследовании использовались подходы молекулярной динамики с КМ/ММ потенциалами [КМ(PBE0-D3/6-31G**/LANL2DZ)/ММ(CHARMM)] и КМ/ММ-МД с добавлением смещающего потенциала методом зонтичной выборки. Квантовая подсистема включала в себя активный центр фосфотриэстеразы и органофосфат. Процесс гидролиза описывался двумя стадиями: нуклеофильная атака гидроксида-аниона с образованием интермедиата и отрыв уходящей группы для получения комплекса фермент-продукт. Для описания данных стадий в качестве координаты реакции были выбраны расстояния от фосфора до кислорода гидроксид-аниона (P-OH) и до кислорода уходящей группы (P-OPh), соответственно. На основании анализа геометрических и электронно-плотностных критериев интермедиата реакции, а также полученной энергии Гиббса реакции гидролиза можно сделать вывод о низкой каталитической эффективности Pd-PTE для органофосфатов с уходящими группами с низкой нуклеофугностью. Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования сверхвысокопроизводительными вычислительными ресурсами МГУ имени М.В. Ломоносова при финансовой поддержке РФФИ (проект № 21-33-70001).
Материалы доклада |
