Do N-terminal nucleophile hydrolases indeed have a single amino acid catalytic center? Supporting amino acid residues at the active site of penicillin G acylase

Do N-terminal nucleophile hydrolases indeed have a single amino acid catalytic center? Supporting amino acid residues at the active site of penicillin G acylase

Tác giả: Diana Zhiryakova, Ivaylo Ivanov, Sonya Ilieva, Maya Guncheva, Boris Galunsky và Nicolina Stambolieva

Lĩnh vực: Hóa sinh, Lý hóa

Nội dung tài liệu:

Nghiên cứu này trình bày một bộ dữ liệu động học thực nghiệm mới về phản ứng thủy phân một loạt các anilide p-thay thế của phenylacetyl được xúc tác bởi enzyme penicillin G acylase (PGA) từ Escherichia coli. Biểu đồ Hammett cho thấy ba đoạn tuyến tính, khác biệt với các enzyme thủy phân nucleophile N-terminal khác đã biết. Ba axit amin lân cận SerB1 trong trung tâm hoạt động, bao gồm AsnB241, AlaB69 và GlnB23, đã được đưa vào mô hình cơ học lượng tử. Các cấu trúc bền vững và các trạng thái chuyển tiếp cho phản ứng acyl hóa đã được tối ưu hóa bằng mô hình hóa cơ học phân tử và ở mức lý thuyết AM1 cho ba loại cơ chất mô hình.

Phân tích này nhấn mạnh vai trò của các tương tác nội tại giữa các nhóm chức năng tại trung tâm hoạt động của PGA và hiệu quả xúc tác của enzyme. Rào cản năng lượng tính toán cho bước đầu tiên của quá trình acyl hóa (tấn công nucleophile của SerB1) thấp hơn so với bước thứ hai (sự sụp đổ của trung gian tứ diện). Tuy nhiên, các đặc tính điện tử của nhóm thế trên nhóm rời khỏi ảnh hưởng đến cấu trúc của trạng thái chuyển tiếp thứ hai. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng nhóm cacbonyl chính của GlnB23 tạo liên kết hydro với nhóm rời khỏi, do đó ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân.

Dựa trên các tính toán này, một cách giải thích về đặc điểm phức tạp của biểu đồ Hammett cho phản ứng xúc tác bởi PGA được đề xuất, bao gồm một sơ đồ sửa đổi của cơ chế xúc tác có tính đến một số tương tác nội tại thiết yếu cho quá trình xúc tác.

Mục lục chi tiết:

• Giới thiệu
• Kết quả và Thảo luận
• Phương pháp thực nghiệm
• Tóm tắt