リボヌクレオチド還元酵素におけるインターフェイスチロシン間の直接的な陽子結合電子移転
Jiayun Zhong1, Clorice R Reinhardt2, Sharon Hammes-Schiffer1
1Department of Chemistry, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, United States.
この研究では,Escherichia coli リボヌクレオチド還元酵素 (RNR) がサブユニット間でラジカルをどのように転送するかを明らかにしました. 水媒介経路よりもタイロシン間の直接的な陽子結合電子伝送 (PCET) 機構が好ましい.
科学分野:
- 生物化学
- 分子生物学
- コンピュータ化学
背景:
- リボヌクレオチド還元酵素 (RNR) はDNA合成と修復に不可欠です.
- このメカニズムは,プロトン結合電子移転 (PCET) を通じてタンパク質サブユニットにラジカル移転を伴う.
- 重要なステップは,E. coli RNRにおけるY356 (βサブユニット) とY731 (αサブユニット) の間の界面PCETである.
研究 の 目的:
- Y356とY731の間のPCET反応メカニズムを水界で調査する.
- 水媒介対直接PCET経路の可行性を決定する.
主な方法:
- クラシック分子ダイナミクスシミュレーション
- 量子力学/分子力学 (QM/MM) の自由エネルギーシミュレーション
主要な成果:
- 水を媒介する二重陽子伝達機構は熱力学的に,そして運動的に不利です.
- Y356とY731の間の直接的なPCETメカニズムは,Y731がインターフェースに指向している場合に実現可能である.
- この直接的な経路は,自由エネルギーバリアが低く,水とタイロシンの両方に水素結合によって促進されます.
結論:
- 直接的なPCETメカニズムは,E. coli RNRの水界面を通過するラジカル転送のありそうな経路です.
- 計算によるシミュレーションは,水性のインターフェイスでのラジカル転送メカニズムに関する基本的な洞察を提供します.
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