质量依赖的键振动动力学会影响HIV-1蛋白酶的催化
D Randal Kipp1, Rafael G Silva, Vern L Schramm
1Department of Biochemistry, Albert Einstein College of Medicine at Yeshiva University, 1300 Morris Park Avenue, Bronx, New York 10461, USA.
Journal of the American Chemical Society
|November 9, 2011
概括
酵素运动在femtosecond时间尺度的影响HIV-1蛋白酶催化. 酶中的重同位素替代显著减缓了反应速率,这表明键振动和反应坐标之间存在联系.
科学领域:
- 生物化学 生物化学
- 酶学 是一种酶学.
- 化学物理 化学物理
背景情况:
- 微秒-毫秒时间尺度上的蛋白质运动与酶循环率相关.
- 假设5秒时间尺度的酶运动 (键振动) 影响过渡状态的形成.
- 超快蛋白动态在酶催化中的作用仍然是一个活跃的研究领域.
研究的目的:
- 为了研究秒蛋白质运动在酶催化中的作用.
- 为了确定改变振动频率是否会影响酶反应速率.
- 探索酶键振动与反应坐标之间的动态联系.
主要方法:
- 同位素替代:用更重的同位素 ((13) C, (15) N, (2) H) 取代不可互换的原子 (碳,,),以扰乱女性秒运动.
- 研究的酶:人类免疫缺陷病毒1型 (HIV-1) 蛋白酶.
- 反应监测:使用光基质来跟踪多个反应步骤.
主要成果:
- 与原生 (轻) 酶相比,具有重同位素的HIV-1蛋白酶的催化率显著降低.
- 同位素替代改变了振动频率而不改变静电性质,与波恩-奥本海默近似一致.
- 观察到的速率下降提供了实验证据,证明超快速动态对酶功能的影响.
结论:
- 在5秒时间尺度上的酶键振动与反应坐标上的事件有动态联系.
- 酶的质量依赖的振动特性在确定催化效率方面发挥着至关重要的作用.
- 这些发现挑战了先前的假设,并强调了在酶催化过程中超快动态的重要性.
