クラスIのリボヌクレオチド還元酵素中間Xの活性部位構造:構造,エネルギー,スペクトロスコピーの密度関数理論分析
Wen-Ge Han1, Tiqing Liu, Timothy Lovell
1Department of Molecular Biology, TPC15, The Scripps Research Institute, 10550 North Torrey Pines Road, La Jolla, California 92037, USA. wengehan@scripps.edu
Journal of the American Chemical Society
|November 10, 2005
まとめ
研究者は,リボヌクレオチド還元酵素 (RNR) 中間Xの活性部位を,DFTとCOSMO溶解を用いてモデル化した. 彼らは特定のFe1 (III) Fe2 (IV) 構造を,ムオクソブリッジと結合水で特定し,実験データと一致しました.
科学分野:
- バイオケミストリーと分子生物学
- コンピューティング・ケミストリー
- バイオ・オーガニック化学 バイオ・オーガニック化学
背景:
- クラスIのリボヌクレオチド還元酵素 (RNR) は,DNAの合成と修復に不可欠です.
- 中間物質Xは,RNR触媒サイクルにおける重要な基幹中間物質である.
- 中間Xの活性サイト構造を理解することは,RNRメカニズムの解明に不可欠です.
研究 の 目的:
- クラスIのRNR中間物質Xの最終的な活性サイト構造を調査し,提案する.
- 理論的な計算を検証のために利用可能な実験データと比較する.
- 詳細な構造的および電子的分析のための高度な計算方法を使用する.
主な方法:
- 壊れた対称性の密度関数理論 (DFT) の計算.
- 導体型のスクリーニング (COSMO) 溶解モデルは,水中の環境を模倣します.
- 様々なスペクトル学的性質の計算と比較:幾何学,スピン状態,超精密テンソール (57Fe,1H,17O),モスバウアー同位体シフト,四極分裂,およびFe (IV) d-d移行エネルギー.
主要な成果:
- DFT-COSMOの計算に基づいて,中間Xの特定の活性サイト構造が提案されました.
- 提案された構造は,高スピン反鉄磁気結合 (合計スピン1/2) を備えたFe1(III) Fe2(IV) センターを特徴としています.
- 主要な構造要素には,2つのムオクソブリッジ,Fe1 (III) と結合した終端水分子とAsp84/Glu238とのH結合,およびGlu115.5からのバイデント酸カルボキシラットが含まれています.
結論:
- 提案されたFe1 (III) Fe2 (IV) 構造は,RNR中間物質Xの主要な実験特性を正確に再現しています.
- この研究は,その触媒サイクル中のRNR活性部位の精巧な原子レベルの理解を提供します.
- 計算的アプローチは,メタロ酵素中間物質の研究に強力なツールを提供します.
