بررسی نظری شیمی گزینی آنزیم استیلن هیدراتاز

Abstract

در این پژوهش از نظریه تابعی چگالی برای بررسی شیمی‌گزینی آنزیم استیلن‌هیدراتاز در واکنش هیدراسیون 3-بوتین-2-ال، پروپارژیل الکل و پروپن استفاده شده است. ابتدا، بر اساس ساختار کریستالی آنزیم، یک مدل بزرگ از جایگاه فعال آن ساخته شد. ساختار نقاط ایستا در طول مسیر واکنش بهینه شده و نیمرخ انرژی واکنش به دست آمد. نتایج نشان می‌دهد که برای 3-بوتین-2-ال انرژی اتصال 1/16 کیلوکالری‌برمول بالاتر و محصول ایجاد شده 4/17 کیلوکالری‌برمول پایدارتر از محصول سوبسترای طبیعی این آنزیم (استیلن) است. به طور مشابه برای پروپارژیل الکل نیز انرژی اتصال 7/10 کیلوکالری‌برمول بالاتر از سوبسترای استیلن است. پروپارژیل الکل در مرحله سوم واکنش خود به یک حد واسط بسیار پایدار رسیده و واکنش آن متوقف می‌شود. این نتایج نشان می‌دهند که 3-بوتین-2-ال و پروپارژیل الکل به عنوان بازدارنده رقابتی برای آنزیم استیلن هیدراتاز عمل می‌کنند. نتایج محاسبات برای واکنش پروپن نشان داد که انرژی اتصال این ترکیب بسیار گرماگیرتر از استیلن، 3-بوتین-2-ال و پروپارژیل الکل است (3/30 کیلوکالری برمول). همچنین مرحله بعدی واکنش نیز انرژی بالایی لازم دارد. در نتیجه پروپن نمی‌تواند سوبسترای مناسبی برای استیلن هیدراتاز باشد.