QM/MM方法研究含镍槲皮素双加氧酶的催化机理和化学选择性
发布时间：2020-12-19 16:53
金属酶在许多生命过程中起着至关重要的作用,它们可以催化许多不同类型的生物反应,具有高效性和高选择性。了解金属酶的催化反应机理可以对酶的改造和利用提供理论指导。近年来,随着量子化学理论方法以及计算机计算速度的飞速发展,量子力学/分子力学（QM/MM）组合方法已经成功地运用在阐述金属酶催化反应机理和选择性。在本论文中,我们采用QM/MM方法研究了细菌中含镍槲皮素双加氧酶的催化反应机理和催化选择性,取得的研究结果如下:首先基于蛋白晶体结构构建酶水溶剂模型,然后再选择合适的活性中心QM区域,其中考虑了与Ni配位的Glu74残基为中性和去质子化两种状态。通过对整个反应势能面的计算确认反应机理和分析化学选择性来源。计算结果表明Glu74必须是去质子化的才可以解释反应的化学选择性,使反应具有合适的总能垒并得到实验上观察到的主产物2-原儿茶酚基间苯三酚羧酸和CO分子。如果Glu74残基是中性的,那么槲皮素的的2,3-裂解将成为主要反应途径,导致副产物α-酮酸的生成。氧气分子与酶结合时形成Ni II-超氧自由基（O2·-）槲皮素自由基复合...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
米氏方程及米氏方程曲线
3.2. 槲皮素 2,4-双加氧酶 QM/MM 计算体系示意图。右边是活性位点的放大示意ure 3.2. System used in QM/MM calculations. On the right side, an enlarged view is d the active site.近年来，量子力学/分子力学（QM/MM）方法[20-27]和量子化学簇方法用于研究各种含镍依赖性酶[35-49]和许多其他金属酶[50-60]，解析出了许多理问题。在本研究中，我们使用 QM/MM 方法来阐明 2,4-QueD 的反应学选择性。特别需要提出的是，X 射线单一构象被用于本文的 QM/MM种方法已经被 Ramos 及其合作者充分验证[61,62]。我们考虑了第一壳u74 的两种质子化状态，即中性状态和去质子化状态。与以往研究的槲氧酶不一样的是，我们的计算结果表明，去质子化的 Glu74 对化学选择关重要的作用。当 Glu74 是质子化状态时，整个反应会形成二氧杂环丁中间体，最终产生 α-酮酸，而形成一氧化碳途径的能垒要比产生 α-酮
Phe174, Arg175, HSP178, Trp180ENZD: Pro20, Phe22, Phe51Water: Cryw58, Cryw60, Cryw62, Cryw66, Cryw67, Cryw72, Cryw73, CryCryw113, Cryw114, Wat356, Wat1677, Wat2271, Wat2304, Wat2305, Wat3Wat3428, Wat3466, Wat3579, Wat3590, Wat4075, Wat4084, Wat4087, Wat5Wat6876, Wat7798, Wat7945Nickel, oxygen and quercetin对于模型 I，QM 区域由 78 个原子组成，包括 Ni 离子，氧气和槲皮素底物，His67，His69，His113 和质子化的 Glu74。QM 区域的总电荷为+1。II 含有去质子化的 Glu74，其余与模型 I 保持一致，因此 QM 区域总共含有 7原子，总电荷为 0，如图 3.3 所示。
本文编号：2926252
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
米氏方程及米氏方程曲线
3.2. 槲皮素 2,4-双加氧酶 QM/MM 计算体系示意图。右边是活性位点的放大示意ure 3.2. System used in QM/MM calculations. On the right side, an enlarged view is d the active site.近年来，量子力学/分子力学（QM/MM）方法[20-27]和量子化学簇方法用于研究各种含镍依赖性酶[35-49]和许多其他金属酶[50-60]，解析出了许多理问题。在本研究中，我们使用 QM/MM 方法来阐明 2,4-QueD 的反应学选择性。特别需要提出的是，X 射线单一构象被用于本文的 QM/MM种方法已经被 Ramos 及其合作者充分验证[61,62]。我们考虑了第一壳u74 的两种质子化状态，即中性状态和去质子化状态。与以往研究的槲氧酶不一样的是，我们的计算结果表明，去质子化的 Glu74 对化学选择关重要的作用。当 Glu74 是质子化状态时，整个反应会形成二氧杂环丁中间体，最终产生 α-酮酸，而形成一氧化碳途径的能垒要比产生 α-酮
Phe174, Arg175, HSP178, Trp180ENZD: Pro20, Phe22, Phe51Water: Cryw58, Cryw60, Cryw62, Cryw66, Cryw67, Cryw72, Cryw73, CryCryw113, Cryw114, Wat356, Wat1677, Wat2271, Wat2304, Wat2305, Wat3Wat3428, Wat3466, Wat3579, Wat3590, Wat4075, Wat4084, Wat4087, Wat5Wat6876, Wat7798, Wat7945Nickel, oxygen and quercetin对于模型 I，QM 区域由 78 个原子组成，包括 Ni 离子，氧气和槲皮素底物，His67，His69，His113 和质子化的 Glu74。QM 区域的总电荷为+1。II 含有去质子化的 Glu74，其余与模型 I 保持一致，因此 QM 区域总共含有 7原子，总电荷为 0，如图 3.3 所示。
本文编号：2926252
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/2926252.html
最近更新
教材专著
