Dependencia de la temperatura de los efectos del isótopo cinético en la timidilato sintasa. Un estudio teórico de...

Área de la Ciencia:

• La bioquímica es la bioquímica.
• Química computacional es la química computacional.
• La cinética de las enzimas.

Sus antecedentes:

• La dependencia de la temperatura de los efectos de isótopos cinéticos primarios (KIEs) es un indicador clave de la naturaleza física de las reacciones de transferencia de H catalizadas por enzimas.
• Los estudios interactivos que combinan datos experimentales y simulaciones computacionales son cruciales para la interpretación precisa de la dependencia de la temperatura KIE.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el paso que limita la velocidad de la reacción catalizada por la timidilato sintasa.
• Para interpretar la dependencia de temperatura de las KIE utilizando métodos computacionales y datos experimentales.

Principales métodos:

• Simulaciones híbridas de mecánica cuántica y mecánica molecular (QM/MM).
• Teoría del estado de transición variacional promediado por conjunto con túneles multidimensionales (EA-VTST/MT).
• Teoría de Grote-Hynes para los coeficientes de recruzamiento dinámico.

Principales resultados:

• Los KIEs calculados exhibieron un comportamiento independiente de la temperatura, consistente con los hallazgos experimentales.
• La transferencia de H implica un importante túnel cuántico (~91% para el protium, ~80% para el tritium).
• Los movimientos de las proteínas, en particular los que involucran Arg166 y Cys146, se aparean significativamente con la coordenada de reacción, lo que influye en la probabilidad de transferencia de H.

Conclusiones:

• Los KIEs independientes de la temperatura observados en la timidilato sintasa se atribuyen a los efectos combinados del túnel cuántico, las geometrías de estado de transición y la dinámica de proteínas acopladas.
• Las vibraciones promotoras de enzimas limitan la búsqueda a través del espacio de configuración, mejorando la probabilidad de transferencia de H a través de túneles o mecanismos clásicos.
• Las fluctuaciones térmicas acopladas a la coordenada de reacción se mantienen consistentes en todo el rango de temperatura estudiado, lo que contribuye a los KIEs invariantes.