Your browser does not support JavaScript!

Αρχική    Bιοενεργητικοί Μηχανισμοί του Ο2 και του ΝΟ με την εφαρμογή Density Functional Theory  

Αποτελέσματα - Λεπτομέρειες

Προσθήκη στο καλάθι
[Προσθήκη στο καλάθι]
Κωδικός Πόρου 000290434
Τίτλος Bιοενεργητικοί Μηχανισμοί του Ο2 και του ΝΟ με την εφαρμογή Density Functional Theory
Άλλος τίτλος Bioenergetic mechanisms of O2 and NO as revealed by density functional theory
Συγγραφέας Δασκαλάκης, Ευάγγελος Γ
Σύμβουλος διατριβής Βαρώτσης, Κωνσταντίνος
Περίληψη Ο δονητικός χαρακτηρισμός των ενδιαμέσων και ο προσδιορισμός της δομής τους τόσο στην αναγωγή του μοριακού οξυγόνου, όσο και την ενεργοποίηση του NO από μια ομάδα ενζύμων γνωστών ως κυτοχρωμικές c οξειδάσες (CcO) και την ανα-γωγάση του μονοξειδίου του αζώτου (Nor), αντίστοιχα, αποτελεί βασικό βήμα στην κατανόηση των βιοενεργετικών αυτών μηχανισμών. Το O2 και το NO αποτελούν υ-ποστρώματα σε ένζυμα της αναπνοής και της απονιτροποίησης, διαδικασιών που α-ποδίδουν ενέργεια στα θηλαστικά και τα βακτηρία. Η πρώτη ενότητα της παρούσας διατριβής αναφέρεται στην ενεργοποίηση του μοριακού οξυγόνου. Αφού διασαφηνί-σουμε ενδελεχώς τη θέση των τελικών οξειδασών στο χαώδες δίκτυο των μεταβολι-κών μονοπατιών, περιγράφουμε εισαγωγικά στο πρώτο κεφάλαιο τόσο τα δομικά χα-ρακτηριστικά, όσο και τη λειτουργία τους. Το ενεργό κέντρο της CcO είναι μια διπυ-ρηνική κοιλότητα αποτελούμενη από μία αίμη υψηλής διαμόρφωσης spin και ένα άτομο χαλκού, τον CuB. Η δεύτερη ενότητα διαπραγματεύεται επιπλέον τη χημεία του μονοξειδίου του αζώτου στα βιολογικά συστήματα, ενώ η εισαγωγή του έβδομου κεφαλαίου περιλαμβάνει μια σύντομη αναφορά στη διαδικασία της απονιτροποίησης και τις αναγωγάσες Nor. Στη Nor, το ενεργό κέντρο του ενζύμου αποτελείται από μία αίμη υψηλής διαμόρφωσης spin και ένα άτομο μη-αιμικού FeB. Αρχικά μελετήθηκε, με θεωρητικούς υπολογισμούς DFT, η δυναμική του με-ταλλικού κέντρου χαλκού στις κυτοχρωμικές c οξειδάσες που αποτελεί και το σημείο εισόδου του υποκαταστάτη O2 στο ενεργό κέντρο. Μελετάται η δονητική συμπεριφο-ρά του συστήματος CuB-CO συναρτήσει αλλαγών στη σφαίρα συναρμογής του χαλ-κού. Οι υποκαταστάτες (τρεις ιστιδίνες και η ομοιοπολικά δεσμευμένη σε μία από αυτές cross-linked τυροσίνη) του CuB διατηρούνται πρωτονιωμένοι και συναρμοσμέ-νοι στον CuB τόσο κατά τη δέσμευση του CO όσο και σε εύρος pH 5.5-10. Υπολογι-σμοί στο κέντρο του μεταλλικού χαλκού πραγματοποιούνται προσομοιώνοντας επι-πλέον και την ενεργή κοιλότητα του cbb3, όπου απουσιάζει η cross-linked τυροσίνη με τα ίδια συμπεράσματα. Ο θεωρητικός χαρακτηρισμός του κέντρου αυτού στις CcO παρέχει πρόσβαση στο “φασματοσκοπικά σιωπηλό” χαλκό, αποδεικνύοντας ότι οι υποκαταστάτες του δε συμμετέχουν σε διαδικασίες μεταφοράς πρωτονίων. Επεκτείνοντας τους θεωρητικούς υπολογισμούς σε μοντέλα που περιέχουν πε-ρισσότερο από 100 άτομα προχωράμε στην ερμηνεία της ύπαρξης δύο διαφορετικών οξο-φερρύλ διαμορφώσεων (804 και 790 cm-1) στον καταλυτικό κύκλο της κυτοχρω-μικής c οξειδάσης που αποδίδονται αποκλειστικά σε αλληλεπιδράσεις του αξονικού υποκαταστάτη του αιμικού σιδήρου με το δίκτυο των δεσμών υδρογόνου στην εγγύς περιοχή. Προσδιορίζουμε τις πιθανές αλλαγές στην εγγύς περιοχή που παράγουν τα είδη 804/ 790 cm-1 και προτείνουμε ένα μηχανισμό που οδηγεί σε αυτά. Περιγράφεται επιπλέον η δυναμική του ενζύμου στη μετάβαση P -> F από την πρωτονίωση του κα-ταλοίπου E278 στο D-πρωτονιακό κανάλι μέχρι τη διαμόρφωση της εγγύς περιοχής. Σε συνέχεια της προηγούμενης μελέτης διερευνώνται τόσο οι μακρινές όσο και οι εγγύς αλληλεπιδράσεις που επηρεάζουν τη συχνότητα δόνησης τάσης ν(Fe-O) στα ενδιάμεσα όξυ και υδρόξυ. Σε αντίθεση με την ισχύ των εγγύς αλληλεπιδράσεων στο οξο-φερρύλ είδος, στο υδρόξυ είδος αυτό που καθορίζει τις διαφορετικές διαμορφώ-σεις (450/ 475 cm-1) είναι κατά κύριο λόγο ένας δεσμός υδρογόνου στη μακρινή πε-ριοχή, ενώ το όξυ ενδιάμεσο παρουσιάζει μια μόνο διαμόρφωση με ν(Fe-O) στους 568 cm-1. Περνώντας στη χημεία του NO στη βακτηριακή απονιτροποίηση, προσδιορί-ζουμε θεωρητικά, δονητικά και δομικά, το ενδιάμεσο-κλειδί στον καταλυτικό κύκλο της αναγωγάσης του μονοξειδίου του αζώτου στο στάδιο δημιουργίας του δεσμού Ν–Ν. Προτείνουμε το μηχανισμό ενεργοποίησης του NO βάσει της δομής του υπονι-τρώδους (HO-N=N-O-) ενδιάμεσου που προσδιορίστηκε στο ενεργό κέντρο Fea33+/ FeB2+ της Nor και τον συγκρίνουμε με το στάδιο της δημιουργίας του δεσμού Ν–Ν στη κυτοχρωμική οξειδάση ba3. Η πολωσιμότητα των αερίων O2, CO και NO στις κοιλότητες των ενζύμων και πρωτεϊνών και πώς αυτή αντικατοπτρίζεται στις αντίστοιχες δονήσεις τάσης των δια-τομικών αυτών μορίων αποτελεί επίσης αντικείμενο μελέτης. Η δυνατότητα δημιουρ-γίας δεσμών υδρογόνου και οι ηλεκτροστατικές αλληλεπιδράσεις στις κοιλότητες αυ-τές οδηγούν σε σημαντικές μετατοπίσεις των ν(O-O), ν(N-O) και ν(C-O) που σε ορι-σμένες περιπτώσεις πλησιάζουν αυτές που οφείλονται στη δέσμευσή τους στα μέταλ-λα Fe και CuB. Τέλος, είναι σημαντικό να αναφέρουμε ότι υπό μελέτη συστήματα όπως τα πα-ραπάνω προσεγγίστηκαν με μοντέλα που περιλάμβαναν μέχρι και 130 άτομα καθώς επίσης στις περισσότερες των περιπτώσεων δύο μεταβατικά μέταλλα, καθιστώντας τους καθαρά ab initio υπολογισμούς εξαιρετικά χρονοβόρους. Ωστόσο, η μέθοδος DFT κατάφερε να εισχωρήσει στα ενεργά κέντρα των ενζύμων και να αντλήσει πλη- ροφορίες σε ατομικό επίπεδο άλλοτε ενισχύοντας τα πειραματικά δεδομένα και άλλο-τε καθορίζοντας την ερμηνεία τους, με έμφαση στη δυναμική των ενζύμων.
Φυσική περιγραφή xii, 207 σ. : εικ., πίν. ; 26 εκ.
Γλώσσα Ελληνικά
Ημερομηνία έκδοσης 2006-07-20
Συλλογή   Σχολή/Τμήμα--Σχολή Θετικών και Τεχνολογικών Επιστημών--Τμήμα Χημείας--Διδακτορικές διατριβές
  Τύπος Εργασίας--Διδακτορικές διατριβές
Εμφανίσεις 49

Ψηφιακά τεκμήρια
No preview available

Προβολή Εγγράφου
Εμφανίσεις : 5