QM/MM study of cytochrome P450 TxtE catalysis: Substrate reorganization enables selective aromatic nitration

硝化作用 化学 催化作用 立体化学 细胞色素P450 基质(水族馆) 活动站点 生物催化 酶催化 反应中间体 组合化学 亲电芳香族取代 反应机理 计算化学 光化学 密度泛函理论 构象变化 蛋白质结构 部分 血红素蛋白 催化循环 细胞色素 氧化磷酸化 亚科
作者
Jiabin Yin,Jianqiang Feng,Zhixing Gan,Bowen Li,Binju Wang,Lujia Zhang,Tong Zhu,John Z. H. Zhang
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:163 (16) 被引量:1
标识
DOI:10.1063/5.0295687
摘要

Cytochrome P450 enzymes are heme-dependent catalysts found in all forms of life (plants, bacteria, and mammals), playing pivotal roles in the transformation of both endogenous and exogenous molecules. Recently, a new subfamily of P450 enzymes has been identified that catalyzes the direct and selective nitration of aromatic amino acids, such as L-tryptophan, in the presence of oxygen and nitric oxide. To investigate the catalytic mechanism, we applied quantum mechanical (QM)/Molecular Mechanics (MM) computational methods to explore potential nitration pathways. Our study confirms that the initial substrate binding conformation from the crystal structures is inactive for the following nitration reactions. Instead, the substrate undergoes a conformational change, leading to the alternative conformations that are essential for the following nitration reaction at the C4 position. Moreover, comparative QM/MM scanning and QM/MM-based free energy calculations showed that the conformational reorganization of the intermediate indole/·NO2, which is coupled to the reorganization of enzyme pocket, greatly enhances the subsequent nitration reaction and H-atom transfer reaction. This study underscores the key roles of enzyme-mediated conformational changes of the substrate and intermediates in facilitating the selective biotransformation. Our study shows that aromatic nitration at C4 site is energetically favored, in agreement with experimental findings.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
俏皮愫完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
完美世界应助Zhangqiang采纳,获得10
3秒前
soory完成签到,获得积分10
3秒前
jinling发布了新的文献求助10
4秒前
科研通AI6.4应助lcy采纳,获得10
5秒前
kokle完成签到,获得积分10
5秒前
田様应助FYS采纳,获得10
6秒前
zxc发布了新的文献求助10
6秒前
Xie发布了新的文献求助10
8秒前
梅狸猫不读博完成签到,获得积分10
9秒前
11完成签到,获得积分10
9秒前
10秒前
MR_Z完成签到,获得积分10
10秒前
cdercder应助罗臭臭采纳,获得10
10秒前
所所应助颜南晴采纳,获得30
10秒前
思源应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
11秒前
科目三应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
lalaland完成签到,获得积分10
11秒前
Hello应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
情怀应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
我是老大应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
科研通AI2S应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
土豆蔡蔡完成签到,获得积分10
11秒前
Lucas应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
隐形曼青应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
11秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
cdercder应助科研通管家采纳,获得10
11秒前
Akim应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
注射用还原型谷胱甘肽完成签到,获得积分10
12秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
CodeCraft应助科研通管家采纳,获得10
12秒前
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Graphene Handbook (2019 Edition) 800
Adhesion Science: Principles & Practice 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
IEST-RP-CC018: Cleanroom Cleaning and Sanitization: Operating and Monitoring Procedures 600
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 600
Rehabilitation of Long-Standing Groin Pain in Athletes: A Scoping Review of Exercise Content and Reporting 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6577213
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8353446
关于积分的说明 17891145
捐赠科研通 5712391
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2946778
邀请新用户注册赠送积分活动 1922687
关于科研通互助平台的介绍 1804365