一类I核糖核酸减少酶中间体X的活性部位结构:密度功能理论分析结构,能量学和光谱学
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
概括
研究人员使用DFT和COSMO溶解模拟了X中间体的核糖核酸减少酶 (RNR) 的活性位点. 他们确定了一个特定的Fe1 (III) Fe2 (IV) 结构,带有mu-oxo桥梁和结合水,与实验数据相匹配.
科学领域:
- 生物化学和分子生物学
- 计算化学计算化学
- 生物有机化学 生物有机化学
背景情况:
- 一类核糖核酸减少酶 (RNR) 对于DNA合成和修复至关重要.
- 介质X是RNR催化循环中的关键基质中间体.
- 了解中间体X的活性部位结构对于阐明RNR机制至关重要.
研究的目的:
- 调查并提出I类RNR中介物X的最终活性站点结构.
- 为了比较理论计算与可用的实验数据进行验证.
- 利用先进的计算方法进行详细的结构和电子分析.
主要方法:
- 破碎对称密度函数理论 (DFT) 的计算.
- 导体样选 (COSMO) 溶解模型模拟水环境.
- 计算和比较各种光谱性质:几何,自旋状态,超精密张量 (57Fe,1H,17O),Mössbauer异构体移位,四极分裂和Fe (IV) d-d过渡能量.
主要成果:
- 基于DFT-COSMO的计算,提出了X中间体的特定活性站点结构.
- 拟议的结构具有Fe1(III) Fe2(IV) 中心,具有高旋转的反铁磁合 (总旋转1/2).
- 关键的结构元素包括两个mu-oxo桥梁,一个终端水分子与Fe1 (((III) 结合,以及与Asp84/Glu238的H结合,以及来自Glu115.5的双酸碳酸盐.
结论:
- 拟议的Fe1 (III) Fe2 (IV) 结构准确地重现了RNR中间体X的关键实验性质.
- 这项研究提供了一个精细的原子层次的理解,在其催化周期期间的RNR活性位点.
- 计算方法为研究金属酶中间体提供了一个强大的工具.
