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【机读机译|文献速递】电子分布对人工金属酶mimochrome活性的影响
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原文:Dynamic Charge Distribution as a Key Driver of Catalytic Reactivity in an Artificial Metalloenzyme DOI: 10.26434/chemrxiv-2024-xhlgh 原文链接:https://chemrxiv.org/engage/chemrxiv/article-details/664f13b0418a5379b013c95b 文稿: 本文通过分子动力学(MD)模拟、机器学习(ML)和统计分析,探讨了电子环境如何影响微型人工酶(mimochrome)的反应性。传统的酶设计主要关注几何特性,但本研究强调了电子因素的重要性。研究团队研究了三种mimochrome变体:MC6、MC6*和MC6*a。 主要发现: 分子动力学模拟: 经典MD模拟显示,蛋白质-血红素接触增加提高了反应性。 量子MD模拟显示,金属中心的静电势(ESP)与反应性相关,表明电子环境对酶功能至关重要。 量子力学计算: 硫氧化和羟基化反应的计算表明,金属中心的负ESP和活性位点电场稳定了最高能量的中间体。 机器学习分析: ML分类器识别出关键残基(如Lys12、Asp18),解释了反应性差异。 这些残基的电荷耦合模式是mimochromes反应性差异的关键。 蛋白质结构与动力学: 研究证实,非标准氨基酸(Aib残基)的引入影响了蛋白质-血红素相互作用和电子环境。 电子环境的变化与酶的反应性有关,表明部分电荷分布动力学在酶设计中非常重要。 结论: 研究表明,mimochromes的反应性主要由部分电荷分布动力学驱动。这些发现可以通过同时关注几何和电子优化来指导下一代金属酶的设计。
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