La estructura electrónica del cofactor flavin en la fotoliasa del ADN

Área de la Ciencia:

• Química computacional es la química computacional.
• La biofísica es la biofísica.
• Biología Molecular Biología Molecular

Sus antecedentes:

• Las fotoliasas de ADN reparan el daño al ADN inducido por los rayos UV.
• El Flavin adenine dinucleotide (FAD) es un cofactor crucial en este proceso de reparación.
• El radical neutro de la flavina (FADH) es un intermediario en la transferencia de electrones inducida por la luz.

Objetivo del estudio:

• Para calcular la estructura electrónica del radical FADH.
• Para refinar la estructura del cofactor FAD en E. coli ADN fotoliasa.
• Para investigar el mecanismo de transferencia de electrones en la fotoliasa del ADN.

Principales métodos:

• Teoría Funcional de Densidad (DFT) con el conjunto funcional B3LYP y el conjunto base EPR-II.
• Cálculo de los acoplamientos hiperfinos isotrópicos y anisotrópicos para (1) H, (13) C, (15) N y (17) O.
• Comparación de los cálculos teóricos con los datos experimentales de resonancia paramagnética electrónica (EPR) y de resonancia nuclear electrónica doble (ENDOR) / resonancia TRIPLE.

Principales resultados:

• Los acoplamientos hiperfinos calculados se explican por el orbital molecular más ocupado y la distribución de espín sin emparejar.
• Estructura refinada del cofactor FAD en la fotoliasa de ADN de E. coli basada en datos experimentales.
• La unión de hidrógeno en N3H, O4 y N5H altera significativamente la densidad de espín y los acoplamientos hiperfinos.

Conclusiones:

• La estructura electrónica de FADH proporciona evidencia de una transferencia de electrones mediada por el superecambio.
• La transferencia de electrones se produce entre la lesión del ADN y el cofactor de flavina a través de la porción de adenina.
• El enlace de hidrógeno juega un papel crítico en la modulación de las propiedades electrónicas del cofactor FAD.