Журнал теоретических и вычислительных наук
Открытый доступ

Абстрактный

Комплексная теоретическая модель реакций гидролиза фосфатсодержащих соединений

Хаммад Али Хасан, Садаф Рани, Фарук Ахмад Киани, Стефан Фишер, Сохаиб Аслам, Абира Сикандар

Гидролиз фосфатсодержащих соединений является ключевой химической реакцией в биологии, которая требует разрыва связи O–H воды и связи P–O субстрата. Последние вычисления выявляют два режима переноса протона от атакующей воды к фосфатсодержащему субстрату во время гидролиза, т. е. a) прямой перенос протона и b) передача протона через опосредованное основание. Мы отмечаем, что механизмы гидролиза можно классифицировать на основе последовательности, в которой разрываются связи O–H и P–O, силы уходящего нуклеофила и режимов переноса протона. Это приводит к схеме, которую можно использовать для понимания двух специализированных каталитических стратегий, используемых ферментами для гидролиза связей P–O–X (X=P, C): 1) Ферменты снижают нуклеофильную силу уходящей группы, чтобы облегчить разрыв разрывной связи P–O _l и сместить один формальный отрицательный заряд с фосфатного реакционного центра на уходящий нуклеофил. 2) Многие ферменты избегают прямого переноса протона от атакующей молекулы воды к фосфатному реакционному центру. Прямой перенос протона помещает избыточный протон (положительный заряд) на фосфатный реакционный центр, что препятствует разрыву связи P–O _l между фосфатом и уходящим нуклеофилом. Напротив, косвенный перенос протона от атакующей воды к фосфатному реакционному центру через помогающую воду или помогающее каталитическое основание не препятствует разрыву связи P–O _l . Эти две стратегии присутствуют во многих фосфатгидролизующих ферментах.