Компьютерное моделирование переноса электрона между цитохромовым активным центром и активными формами кислорода и азота

Abstract

Проведено компьютерное моделирование на уровне теории функционала плотности с применением функционала PBE и базисов группы def2-. Рассчитаны характеристики реакции переноса электрона по теории Маркуса с биорадикалов O2-, NO и NO- на активный центр цитохрома с. Получены значения энергии активации ΔG≠, матричного элемента перекрывания донорной и акцепторной молекулярных орбиталей HDA, частотный фактор переноса ket и константа скорости переноса второго порядка k. Численные значения k для трех радикалов позволяют сделать заключение об эффективности их нейтрализации путем взаимодействия с активным центром фермента. Для супероксид-иона O2- k=6,32·105 на расстоянии 5,02 Å, для монооксида азота NO k=6,96·106 на расстоянии 5,60 Å и оксоазанид-иона NO- k=4,45· 101 на расстояниях 5,60 Å и 4,45 Å. Расстояния переноса получены из кривых потенциальной энергии при сближении радикала с ионом железа. Полученные значения позволяют сделать вывод о том, что наиболее эффективно ион железа в гемовом белковом окружении способен дезактивировать супероксид-ион и монооксид азота.

Keywords

• континуальные модели диэлектрической среды растворителя
• супероксидион кислорода, монооксид азота
• энергия сродства к электрону
• метод функционала плотности
• компьютерное моделирование