Analiza otoczenia katalitycznego optymalnego dla reakcji osforylacji katalizowanej przez kinazę tiazolową cd.

4. WNIOSKI

Niniejsza praca stanowi przykład zastosowania metody pól katalitycznych do wyznaczenia otoczenia molekularnego wykazującego optymalny efekt katalityczny względem reakcji przeniesienia grupy fosforanowej. Porównanie wyników – różnicowych map własności elektrostatycznych – z topologią centrum aktywnego enzymu katalizującego analizowaną reakcję wykazuje szereg podobieństw wzajemnego rozkładu ładunków i podkreśla komplementarność środowiska katalitycznego oferowanego przez kinazę tiazolową względem przeprowadzanej przez nią reakcji. Ostatni wniosek pozostaje w zgodzie z coraz częściej postulowaną tezą [7], przypisującą źródło katalitycznej aktywności enzymów preferencyjnej, elektrostatycznej stabilizacji stanu przejściowego w porównaniu do substratów. W przypadku kinazy tiazolowej największy udział w różnicowej stabilizacji ma Arg121 i oba jony magnezu. Z kolei wyniki eksperymentalne potwierdzają optymalną dla katalizy obecność ujemnie naładowanej grupy w pozycji Cys198. Przedstawione obserwacje podkreślają możliwość wykorzystania metodologii pól katalitycznych do projektowania nowych bądź optymalizacji już istniejących katalizatorów. Inne potencjalne zastosowania, oprócz analizy istotności poszczególnych komponentów miejsc aktywnych enzymów, obejmują wspomaganie prac eksperymentalnych poprzez wskazanie reszt, których modyfikacja może mieć największy wpływ na szybkość katalizowanej reakcji, a także wybór pomiędzy możliwymi stanami protonacji reszt aminokwasowych bądź reagentów.

Autorzy: Edyta DYGUDA , Borys SZEFCZYK , W. Andrzej SOKALSKI

LITERATURA

[1] CAMPOBASSO, N.; MATHEWS I. I.; BEGLEY, T. P.; EALICK, S. E. Crystal Structure of 4-Methyl-5-A-hydroxyethylthoiazole Kinase from Bacillus subtilis at 1.5 Å Resolution. Biochemistry 2000, 39, 7868–7877.
[2] CHEEK, S.; ZHANG, H.; GRISHIN, N. V. Sequence and Structure Classification of Kinases. J. Mol. Biol. 2002, 320, 855–881.
[3] DYGUDA, E.; SZEFCZYK, B.; SOKALSKI, W. A. The Mechanism of Phosphoryl Transfer Reaction and the Role of Active Site Residues on the Basis of Ribokinase-like Kinases. Int. J. Mol. Sci. 2004, 5 141–153.
[4] RAKOWSKI F.; GROCHOWSKI P.; LESYNG B. SCC DFT-TB Energy calculations of the phosphoryl transfer reaction in the PKA active site. Cell. Mol. Biol. Lett. 2003, 8, 603–604.
[5] SOKALSKI, W. A. The physical nature of catalytic activity due to the molecular environment in terms of intermolecular interaction theory: derivation of simplified models. J. Mol. Catalysis 1985, 30, 395–410.
[6] SOKALSKI, W. A. Nonempirical modeling of the static and dynamic properties of the optimum environment for chemical reactions. J. Mol. Struct. 1986, 138, 77–87.
[7] WARSHEL, A. Electrostatic Origin of the Catalytic Power of Enzymes and the Role of Preorganized Active Sites. J. Biol. Chem. 1998, 273, 27035–27038.