Acoplamiento de enlaces funcionales de hidrógeno en sistemas modelo de piridoxal-5'-fosfato-enzima observados por...

Área de la Ciencia:

• Química biofísica y bioquímica.
• Biología Estructural Biología estructural.
• Química orgánica es la química orgánica.

Sus antecedentes:

• El piridoxal-5-fosfato (PLP) es un cofactor vital en numerosas reacciones enzimáticas.
• La comprensión del mecanismo de PLP requiere el estudio de sistemas modelo que imitan su sitio activo.
• El enlace de hidrógeno juega un papel crítico en la función de las moléculas biológicas.

Objetivo del estudio:

• Para sintetizar y caracterizar nuevos complejos enlazados por hidrógeno de modelos de base de Schiff de PLP con ácidos carboxílicos.
• Para investigar la dinámica de transferencia de protones dentro de estos sistemas modelo.
• Para aclarar los factores estructurales y electrónicos que influyen en la actividad del cofactor.

Principales métodos:

• Síntesis de modelos básicos de Schiff, incluida la N-pyridoxylidene) toleylamina y los adductos de N-pyridoxylidene) metilamina.
• 15N Espectroscopia de polarización cruzada (CP) y 1H de resonancia magnética nuclear (RMN) bajo condiciones estáticas y de giro de ángulo mágico (MAS).
• Cristalografía de rayos X, correlaciones de desplazamiento químico 1H/15N, efectos isotópicos secundarios H/D y acoplamientos dipolares 2H-15N para el análisis estructural.

Principales resultados:

• Se sintetizaron con éxito nuevos complejos policristalinos 1:1 de modelos de base PLP Schiff con ácidos carboxílicos.
• La caracterización reveló enlaces de hidrógeno OHN intramoleculares e intermoleculares acoplados con tautomerismo de protones rápidos.
• La protonación del nitrógeno del anillo de piridina indujo un desplazamiento del protón en el enlace de hidrógeno intramolecular cuando un sustituto alifático estaba presente en el nitrógeno de la base de Schiff.

Conclusiones:

• La transferencia de protones acoplados observada, que imita el comportamiento de PLP en los sitios activos de la enzima, depende de la naturaleza del sustituto en el nitrógeno de la base de Schiff.
• Esta transferencia acoplada de protones, que conduce a una mayor carga positiva en el nitrógeno de base de Schiff, se propone como un requisito previo para la actividad del cofactor.
• El estudio proporciona información valiosa sobre los mecanismos fundamentales de las enzimas dependientes de PLP a través de la investigación de sistemas modelo bien definidos.