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马肝酒精脱氢酶 (HLADH) 的动态结构:HLADH-NAD+-PhCH2OH、HLADH-NAD+-PhCH2O- 和 HLADH-NADH-PhCHO 的分子动力学模拟结果
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2001-12-01 , DOI: 10.1021/ja0109747
J Luo 1 , T C Bruice
Journal of the American Chemical Society ( IF 14.4 ) Pub Date : 2001-12-01 , DOI: 10.1021/ja0109747
J Luo 1 , T C Bruice
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已经进行了马肝醇脱氢酶 (HLADH) 氧化苯甲醇的分子动力学模拟。已经研究了以下三种状态:HLADH.PhCH(2)OH.NAD(+) (MD1)、HLADH.PhCH(2)O(-).NAD(+) (MD2) 和 HLADH.PhCHO.NADH ( MD3)。MD1、MD2 和 MD3 模拟是在以活性位点为中心的 TIP3P 水的 32-A 半径球体中覆盖的二聚酶亚基之一上进行的。当 HLADH.PhCH(2)OH.NAD(+) --> HLADH.PhCH(2)O(-).NAD(+) 从活性位点转移到溶剂水中时,醇电离产生的质子通过由丝氨酸 48 羟基、核糖 2'-和 3'-羟基和 Hist51 组成的氢键网络。核糖的 3'OH 与 Ile269 羰基的氢键保持该质子转移到水中的位置。分子动力学模拟已被用于跟踪从 TIP3 水池到活动位点的水 1287,从而展示了水进入活动位点的模式。随着时间的推移,水 1287 在两个不同的位置积累,以接受来自核糖 3'-OH 和来自 His51 的质子。可以确定质子通过的两种结构亚态。在第一个亚基中,His51 的咪唑 Ne2 与烟酰胺核糖 C2'-OH 和氢键距离相邻,用于通过氢键接力系列 PhCH(2)OH...Ser48-OH...Ribose2'-OH 进行质子转移...His51...OH(2)(路径 1)平均为 2.0、2.0 和 2.1 A,并且(对于 His51...OH(2))最小距离小于或等于 2.5 A。路径 1 的结构是呈现 20% 的时间跨度。而在第二个子状态中,有两种可能的质子通道:路径 1 和路径 2 一样。路径 2 涉及氢键继电器系列 PhCH(2)OH...Ser48-OH...Ribose2'-OH...Ribose3'-OH...His51.OH(2 ) 的平均键合距离分别为 2.0、2.0、2.1 和 2.0 A,并且(对于 His51...OH(2))最小距离小于或等于 2.5 A(时间跨度的概率为 20%)。在分子动力学模拟过程中,NAD(+) 核糖构象稳定在 C2'-endo-C3'-exo 或 C2'-endo 构象。对于 C2'-endo 构象,第一个和第二个亚态能够持续不同的时间跨度,而对于 C2'-endo-C3'-exo 构象,唯一可能的途径涉及第一个亚态。对于第一个和第二个亚态,His51 咪唑环的核糖-OH 质子和 N epsilon 2 之间距离的波动部分是由 His51 咪唑环的“挡风玻璃刮水器”运动造成的。由于 His-51 的咪唑仅对活性贡献约 10 倍,根据用 Gln 取代后活性的降低估计,质子必须有一条替代途径,无需通过该组氨酸即可进入溶剂。第三种途径涉及核糖 C3'-OH 和 Ile-269。在 MD2 中,用于从 PhCH(2)O(-) 到 NAD(+) 的氢化物转移的近攻击构象异构体 (NAC) 约占 ES 构象异构体的 60%。MD3 在弱碱性 pH 值下的分子动力学研究表明,用于氢化物从 NADH 转移到 PhCHO 的反应性基态构象异构体 (NAC) 占构象异构体的 12 mol%。
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更新日期:2001-12-01

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