Моделирование молекулярной и электронной структуры активных центров гемопротеинов квантово-химическими методами
Диссертация
Данный факт нашел отражение в распределении добавленного электронного заряда. При увеличении отрицательного заряда кластерных моделей на 1 (т.е. расчета с зарядом системы -1), эффективный отрицательный заряд (рассчитывался по Малликену) атомов углерода и азота порфиринового кольца увеличивается более чем на 0,5, а атома железа лишь на 0,02. Следовательно, добавленный электрон больше, чем… Читать ещё >
Список литературы
- Николаев JI.A. Химия жизни / JI.A. Николаев. М.: Просвещение, 1973.-222 с.
- Березов Т.Т. Биологическая химия / Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин. -М.: Медицина, 1983. 752 с.
- Ленинджер А. Биохимия / А. Ленинджер- под ред. А. А. Баева, Я.М. Варшавского- пер. с англ. М.: Мир, 1974. — 957 с.
- Карякин А.В. Межмембранный перенос электронов / А. В. Карякин, А. И. Арчаков // Успехи соврем, биологии. 1981. — Т.91, Вып.1. -С.74−89.
- Скулачев В.П. Энергетика биологических мембран / В. П. Скулачев. -М.: Наука, 1989.-565 с.
- Coordination enviroment for the type 3 cooper center of tree laccase and CuB of cytochrome с oxidase as determined by electron nuclear double resonance / J. Cine et al. // JBC. 1983. — V.258, № 8. — P.5124−5128.
- Metal-metal bounding in biology: EXAFS evidence a 2,5 A copper-copper bond in the CuA center of cytochrome oxidase / N.J. Blackburn et al. // Biochemistry. 1994. — V.33, № 34. — P. 10 401−10 407.
- Accessibility of the cytochrome a heme in cytochrome с oxidase to exchangeable protons / P.V. Argade et al. // JBC. 1986. — V.261, № 13. -P.5969−5963.
- Babcock G.T. Redox-linked hydrogen bond strength changes in cytochrome a: implications for a cytochrome oxidase proton pump / G.T.
- Babcock, P.M. Callahan // Biochemistry. 1983. — V.22, № 10. — P.2314−2319.
- Functional Cavities in Proteins: A General Method for Proximal Ligand Substitution in Myoglobin / Gia D. DePyrllis et al. // J. Am. Chem. Soc.- 1994. Vol.116, № 15. — P.6981−6982.
- Toney M.D. Direct Bronsted analysis of the restoration of activity to a mutant enzyme by exogenous amines / M.D. Toney, J.F. Kirsch // Science.- 1989. Vol.17, № 243. — P.1485−1488.
- Semisynthesis of bipyridyl-alanine cytochrome с mutants: novel proteins with enhanced electron-transfer properties / Deborah S. Wuttke et al. // J. Am. Chem. Soc. 1993. — Vol.115, № 18. — P.8455−8456.
- Wallace C.J. Functional role of heme ligation in cytochrome c. Effects of replacement of methionine 80 with natural and non-natural residues by semisynthesis / C.J. Wallace, I. Clark-Lewis // J. Biol. Chem. 1992. -Vol.267, № 6. — P.3852−3861.
- Momenteau M. Synthetic Heme-Dioxygen Complexes / Michel Momenteau, Christopher A. Reed // Chem. Rev. 1994. — Vol.94, № 3. -P.659−698.
- Mechanisms of Ligand Recognition in Myoglobin / Barry A. Springer et al. // Chem. Rev. 1994. — Vol.94, № 3. — P.699−714.
- Traylor T.G. Considerations for the Design of useful Synthetic Oxygen Carriers / T.G. Traylor, P. S. Traylor // Ann. Rev. Biophys. Bioeng. 1982. -Vol.11.-P. 105−127.
- Congruent multiple Michael addition for the synthesis of biomimetic heme analogs / James P. Collman et al. // J. Am. Chem. Soc. 1994. -Vol.116, № 6. — P.2681−2682.
- Myosin isozyme synthesis and mRNA levels in pressure-overloaded rabbit hearts / R. Nagai et al. // Circulation Research. 1987. — Vol.60. -P.692−699.
- The role of the distal histidine in myoglobin and haemoglobin // J.S. Olson et al. / Nature. 1988. — Vol.336, № 6196. — P.265−266.
- Lambright D.G. Ligand and proton exchange dynamics in recombinant human myoglobin mutants / D.G. Lambright, S. Balasubramanian, S. G. Boxer // J. Mol. Biol. 1989. — Vol.207, № 1. — P.289−299.
- Anatomy and Dynamics of a Ligand-Binding Pathway in Myoglobin: The Roles of Residues 45, 60, 64, and 68 / David G. Lambright fet al. // Biochemistry. 1994. — Vol.33, № 18. -P.5518−5525.
- The role of Val68(El 1) in ligand binding to sperm whale myoglobin. Site-directed mutagenesis of a synthetic gene / K.D. Egeberg et al. // J. Biol. Chem. 1990. — Vol.265, № 20. — P. l 1788−11 795.
- CO Recombination to Human Myoglobin Mutants in Glycerol-Water Solutionst / S. Balasubramanian et al. // Biochemistry. 1993. — Vol.32, № 9. — P.2202−2212.
- Chemical models of hemoglobins and cytochromes P-450: Influence of the basicity of the proximal ligand on 02 and CO binding kinetics / D. El-Kasmi et al. // J. Am. Chem. Soc. 1995. — Vol.117, № 22. — P.6041−6047.
- Alben J.O. Infrared study of bound carbon monoxide in the human red blood cell, isolated hemoglobin, and heme carbonyls / J.O. Alben, W.S. Caughey // Biochemistry. 1968. — Vol.7, № 1. — P. l75−183.
- Model Compounds of the T State of Hemoglobin / J.P. Collman et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1978. — Vol.75, № 2. — P.564- 568.
- Kinetics and mechanisms of carbon monoxide dissociation from chelated heme-carbon monoxide complexes. Models for hemoprotein reactions /
- T.G. Traylor et al. // J. Am. Chem. Soc. 1979. — Vol.101, № 18. -P.5376−5383.
- Perutz M.F. Stereochemistry of cooperative effects in hemoglobin / M.F. Perutz // Nature. 1970. — Vol.228. — P.726−734.
- Serine92 (F7) contributes to the control of heme reactivity and stability in myoglobin / S J. Smerdon et al. // Biochemistry. 1993. — Vol.32, № 19 -P.5132−5138.
- Spectroscopic study of Ser92 mutants of human myoglobin: Hydrogen bonding effect of Ser92 to proximal His93 on structure and property of myoglobin / Y. Shiro et al. // Biochemistry. 1994. — Vol.33, № 50. -P. 14 986−14 992.
- The proximal ligand variant His93Tyr of horse heart myoglobin / D.P. Hildebrand et al. // Biochemistry. 1995. — Vol.34, № 6. — P.1997−2005.
- Decatur S.M. lH NMR Characterization of Myoglobins Where Exogenous Ligands Replace the Proximal Histidine / Sean M. Decatur and Steven G. Boxer //Biochemistry. 1995. — Vol.34, № 7. -P.2122−2129.
- Антина E.B. Молекулярные комплексы порфиринов и металлопорфиринов / E.B. Антина, Н. Ш. Лебедева, А. И. Вьюгин // Журн. координ. хим. 2001. — Т.27, № 10. — С.784−789.
- Miller L.M. Structural and Electronic Factors That Influence Oxygen Affinities: A Spectroscopic Comparison of Ferrous and Cobaltous
- Oxymyoglobin / L.M. Miller, M.R. Chance // Biochemistry. Vol.34, № 32. — P.10 170−10 179.
- Equilibrium Geometries and Electronic Structure of Iron-Pphyrin Complexes: A Density Functional Study / C. Rovira et al. // J. Phys. Chem. 1997. — Vol.101, № 47. — P.8914−8925.
- Tokita Y. Ground and Excited States of Hemoglobin CO and Horseradish Peroxidase CO: SAC/SAC-CI Study / Y. Tokita, H. Nakatsuji // J. Phys. Chem. 1997. Vol.101, № 16. — P.3281−3289.
- Сравнительный квантовохимический анализ электронной структуры валентных областей кластерных моделей активных центров цитохромов f и с / Т. А. Романова и др. // Журнал структурной химии. 2004. — Т.45, № 2. — С. 199−206.
- Ломова Т.Н. Строение и спектры (ЭСП, ИКС) комплексов порфиринов с высокозарядными катионами р-, d- и f-металлов / Т. Н. Ломова, Б. Д. Березин // Координационная химия. 2001. — Т.27, № 2. — С.96−116.
- Monooxygenation Mechanism by Cytochrome P-450 / M. Hata et al. // J. Am. Chem. Soc. 2001. — V.123, № 26. — P.6410−6416.
- Damian A. Scherlis, Dario A. Estrin. Hydrogen bonding and 02 affinity of hemoglobins // J. Am. Chem. Soc. 2001. — Vol.123, No.34. — 8436−8437.
- R.B. Murphy, D.M. Phillip, R.A. Friesner // J. Сотр. Chem. 2000. -V.21, № 16. -P.1442.
- Oxygen binding to iron Pphyrins. An ab initio calculation / A. Dedieu et al. // J. Am. Chem. Soc. 1976. — V.98, № 12. — P.3717−3718.
- Rovira C. The Iron-Sulfur Bond in Cytochrome с / С. Rovira, P. Carloni, M. Parrinello // J. Phys. Chem. B. 1999. — V.103, № 33. — P.7031−7035.
- Stopped-Flow Analysis of CO and NO Binding to Inducible Nitric Oxide Synthase / H.M. Abu-Soud et al. // Biochemistry. 1998. — V.37, № 11. -P.3777−3786.
- Stereochemistry of the Fe (II) — and Fe (III)-Cyanide Complexes of the Homodimeric Scapharca inaequivalvis Hemoglobin. A Resonance Raman and FTIR Study / A. Boffi et al. // Biochemistry. 1997. — V.36, № 15. -P.4505−4509.
- Endogenosus nitric oxide on mitochondial oxigen consumption after cerebal ischemic reperfusion / Z. Lin et al. // J. Med. Coll. PLA. 1997. — V.12, №.3. — P.196−199.
- Ванин А.Ф. Оксид азота и его обнаружение в биосистемах методом электронного парамагнитного резонанса / А. Ф. Ванин // Успехи физических наук. 2000. — Т.170, № 4. — С.455−458.
- Nitric oxide, a physiological modulator of mitochondrial function / Sh. Okada et al. // Physiol. Chem. Phys. Med. NMR. 1996. — V.28, № 2. -P.69−82.
- Watanabe Y. Roles of amino acid residues around heme on the formation of high valent intermediates // Proc. l 1th Int. Symp. Microsomes and Drug. Oxid., Los Angeles, Calif, 1996. P. 84.
- Zahedi M. Semiempirical molecular orbital calculations of biliverdin: stability study of various isomers and conformation analysis / M. Zahedi, A. Shaabani, N. Safari // J. Mol. Struct.: THEOCHEM. 1998. V.452- № 1−3. — P.125−131.
- A.M. Мелешина. Курс квантовой механики для химиков. Изд-во ВГУ, Воронеж, 1974, 380 с.
- A.M. Мелешина. Курс квантовой химии. Учебное пособие. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1974, 200 с.
- В.И. Минкин, Б. Я. Симкин, P.M. Миняев. Теория строения молекул / Серия «Учебники и учебные пособия». Ростов-на-Дону: Феникс, 1997 560 с.
- О.В. Сизова, А. И. Панин, В. И. Барановский. Практика неэмпирических расчетов. СПб.: НИИХ СПбГУ, 2000. — 115 с.
- О.В. Сизова, В. И. Барановский. Компьютерное моделирование молекулярной структуры. СПб.: НИИХ СпбГУ, 2000. — 127 с.*
- Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теоретическая физика: Учеб. Пособие для вузов. В 10 т. T.III. Квантовая механика (нерелятивистская теория). 4-е изд., испр. — М.: Наука, 1989, 768 с.
- П.В. Аврамов, С. Г. Овчинников. Квантово-химическое и молекулярно-динамическое моделирование структуры и свойств углеродных наноструктур. Мультимедийное издание. Изд-во СО РАН, Новосибирск, 2000, 15 печ. листов.
- С. Фудзинага. Метод молекулярных орбиталей: Пер. с японск. М.: Мир, 1983−461 с.
- С. Эпштейн. Вариационный метод в квантовой химии. М.: Ми^, 1977, 362 с.
- Д.А. Жоголев, В. Б. Волков. Методы, алгоритмы и программы для квантовохимических расчетов молекул. Киев: Наукова думка, 1976, 212 с.
- Т. Кларк. Компьютерная химия: Пер. с англ. М.: Мир, 1990. — 383 с.
- Полуэмпирические методы расчета электронной структуры. Т.1 / Перевод E. J1. Розенберга, A.M. Бродского. Изд-во «Мир» Москва, 1980.-327 с.
- Michael С. Zerner, Gilda Н. Loew and al. An intermediate neglect of differential overlap technique for spectroscopy of transition-metal complexes. Ferrocene // J. Am. Chem. Soc., Vol.102, No.2, 1980, P. 589 599.
- Michael J.S. Dewar, Eve G. Zoebisch and al. AMI: A new general purpose quantum mechanical molecular model // J. Am. Chem. Soc., Vol.107, No. 13, 1985, P. 3902−3909.
- James J.P. Stewart. Optimization of parameters for semiempirical methods1.// J. Сотр. Chem., Vol.10, No.2, P.209−220.
- James J.P. Stewart. Optimization of parameters for semiempirical methods1. // J. Сотр. Chem., Vol. 10, No.2, P.221 -264.
- Павлов П.В., Хохлов А. Ф. Физика твердого тела. М.: Высшая школа, 2000,493 с.
- С. Уилсон. Электронные корреляции в молекулах: Пер. с англ. М.: Мир, 1987.-304 с.
- P. Hohenberg and W. Kohn. Inhomogeneous Electron Gas // Phys. Rev. Lett, Vol.136, 1964, P. B864-B887.
- W. Kohn and L. Sham. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects // Phys. Rev. Lett, Vol.140, 1965, P. A1133-A1138.
- В. Кон. Электронная структура вещества волновые функции и функционал плотности // Успехи физических наук, Т. 172, № 3, 2002, С.336−348.
- J. P. Perdew and Y. Wang. Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy // Phys. Rev. B, Vol.45, 1992, P. 1 324 413 249.
- S.J. Vosko, L. Wilk, M. Nusair. Accurate spin-dependent electron liquid correlation energies for local spin density calculations: a critical analysis // Can. J. Phys., Vol.58, 1980, P.1200.
- A.D. Becke. Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior// Phys. Rev. A, Vol.38, 1988, P.3098−3100.
- C. Lee, W. Yang, R.G. Parr. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density // Phys. Rev. B, Vol.37, 1988, P.785−789.
- Becke A.D. A new inhomogeneity parameter in density-functional theory Hi. Chem. Phys., Vol.109,No.6, 1998, P.2093−2098.
- J.P. Collman, J.L. Hoard, N. Kim, G. Lang, C.A. Reed. Synthesis, stereochemistry, and structure-related properties of a,(3,y, 8-tetraphenylPphinatorin (II) // JACS, 1975 V.97, No. 10. — P.2676−2681.
- Timkovich R. The structure of Paracoccus denitrificans cytochrome c550 / R. Timkovich, R.E. Dickerson // J. Biol. Chem. 1976. — V.251, № 13. -P.4033−4046.
- Solution structure of oxidized cytochrome Ce from the green alga Monoraphidium braunii / L. Band et al. // Biochemistry. 1998. — V.37, № 14.-P.4831−4843.
- High-resolution crystal structures of human hemoglobin with mutations at tryptophan 370: structural basis for a high-affinity T-state / J.S. Kavanaugh et al. //Biochemistry. 1998. — V.37, № 13. — P.4358−4373.
- Allinger N.L. Conformational analysis. 130. MM2. A hydrocarbon force field utilizing VI and V2 torsional terms / N.L. Allinger // J. Amer. Chem. Soc. 1977. — V.99, № 25. — P.8127−8134.
- Gaussian-1 Theory: A General Procedure for Prediction of Molecular-Energies / J.A. Pople et al. // J. Chem. Physics. Vol.90, № 10. -P.5622−5629.
- GAMESS / M.W. Schmidt et al. // J. Сотр. Chem. 1993. — Vol.14, №. — P.1347−1363.
- Порфирины: структура, свойства, синтез / К. А. Аскаров и др.- под ред. акад. Н. С. Ениколопяна. М.: Наука, 1985. — 333 с.
- Klasinc L. Application of photoelectron spectroscopy to biologically active molecules and their constituent parts. III. Amino acids / L. Klasinc // J. Elect. Spectr. Relat. Phen. Vol.8, № 2. — 1976. — P.161−164.
- Валуев А.А. Молекулярное моделирование химического взаимодействия атомов и молекул с поверхностью / А. А. Валуев, А. С. Калюгин, Г. Э. Норман. // Успехи химии. 1995. — Т.64, № 7. — С.643−671.
- Miller L.M. Identification of Conformational Substates Involved in Nitric Oxide Binding to Ferric and Ferrous Myoglobin through Difference Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) / L.M. Miller, A.I.
- Pedraza, M.R. Chance // Biochemistry. 1997. — V.36, № 40. — P. 1 219 912 207.