Молекулярные механизмы химических реакций в белках с разрывом фосфорно-кислородной связиНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. Молекулярные механизмы химических реакций в белках с разрывом фосфорно-кислородной связи
Результаты этапа: Получены важные результаты для реакции гидролиза гуанозинмонофосфата
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Молекулярные механизмы химических реакций в белках с разрывом фосфорно-кислородной связи
Результаты этапа: Исследован механизм реакции гидролиза пенициллина
3 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Молекулярные механизмы химических реакций в белках с разрывом фосфорно-кислородной связи
Результаты этапа: Основная цель проекта была заявлена как компьютерное моделирование механизмов реакций в белковых макромолекулах, при которых происходит разрыв химической связи фосфор-кислород. Предполагались также работы по развитию и применению метода квантовой механики/молекулярной механики (QM/MM) как основного инструмента компьютерного моделирования сложных многостадийный реакций ферментативного катализа. Конкретные результаты получены для четырех биомолекулярных систем. Во всех случаях начальные геометрические конфигурации модельных систем были построены по мотивам соответствующих структур базы данных Protein Data Bank (PDB). После построения полноатомных трехмерных модельных комплексов и выбора подходящих координат реакций методом QM/MM проводились расчеты энергетических профилей и формулировались заключения о механизме реакций. По результатам расчетов реакции реактивации нативной бутирилхолинэстеразы (BChE) и мутанта Gly117His, содержащих фосфорилированный остаток каталитического серина (Ser198), было показано, что замена Gly117 на His приводит к заметному снижению активационного барьера, что согласуется с наблюдаемым увеличением скорости реакции. Показано, что следствием замены Gly117His являются конформационные изменения в активном центре, приводящие к раскрытию угла O-P-O в реагенте, облегчающему нуклеофильную атаку молекулы воды и разрыв связи Р-О. По результатам моделирования реакции гидролиза циклического дигуанозинмонофосфата (c-di-GMP) каталитическим доменом EAL фосфодиэстераз был предложен механизм реакции, согласно которому нуклеофильную атаку осуществляет молекула воды, а не захваченный биметаллическим центром гидроксил-анион. Согласно расчетам активационный барьер для критической стадии образования интермедиата с пентакоординированным фосфором составляет 11 ккал/моль. Исследован механизм гидролиза гуанозинтрифосфата (GTP) до гуанозиндифосфата (GDP) и неорганического фосфата (Pi) белковым комплексом Ras-GAP. Рассчитаны структуры и колебательные спектры, относящиеся к Pi, для ряда реакционных интермедиатов вдоль реакционного пути. Апробация новых алгоритмов и программ метода КМ/ММ с конформационно-подвижными эффективными фрагментами была проведена при расчетах энергетических профилей гидролиза пенициллина ферментом пенициллинацилазой. Был проанализирован полный каталитический цикл ферментативной реакции (стадии ацилирования и деацилирования) – от фермент-субстратного комплекса до восстановления фермента через стадии образования тетраэдрических интермедиатов и ацил-ферментного комплекса.

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".