Theoretical Investigation of the reaction Mechanism Between Dopamine and S-citronellal Catalyzed by the Norcoclaurine Synthase (NCS)
Detalhes
- Tipo de apresentação: Apresentação de Pôster / Poster Communications
- Eixo temático: Química Computacional
- Palavras chaves: Norcoclaurine Synthase; Reaction Mechanism; Quantum chemical calculations;
- 1 Universidade Federal de Minas Gerais
- 2 Departamento de Química / Instituto de Ciências Exatas / Universidade Federal de Minas Gerais
Theoretical Investigation of the reaction Mechanism Between Dopamine and S-citronellal Catalyzed by the Norcoclaurine Synthase (NCS)
Aline S. Bozzi
Universidade Federal de Minas Gerais
Resumo
1) The Norcoclaurine Synthase (NCS) is an enzyme that catalyzes the Pictet-Spengler reaction in nature, being at the first step of the biosynthesis of molecules such as morphine and noscapine. This enzyme is very promiscuous, turning over a great scope of aldehydes and ketones. Therefore, understanding its reaction mechanism would aid the enzyme engineering of the NCS to broaden its scope.
2) In this work, we used the cluster approach to account for the mechanism investigation. This approach uses quantum chemistry methods (in this case, DFT) applied to a set of amino acids embodying the enzyme's active site. In contrast, the rest of the enzyme structure is represented only by a medium.
3) We successfully optimized the geometry of the enzyme-substrate complex, intermediates, a transition state, and the enzyme-product substrate, demonstrating that the mechanism can acquire three fewer intermediates than previous calculations. Also, we show that substrate flexibility is a key feature for the reaction to occur. Finally, we propose an explanation for experimentally observed changes in the catalytic constant for turning the s-citronellal for different enzyme variants.
Discussões Científicas de Qualidade
Com ~200 mil publicações revisadas por pesquisadores do mundo todo, o Galoá impulsiona cientistas na descoberta de pesquisas de ponta por meio de nossa plataforma indexada.
Confira nossos produtos e como podemos ajudá-lo a dar mais alcance para sua pesquisa:
Aline S. Bozzi
Olá, Sara! Muito obrigada pela pergunta e pelo interesse!
Esse trabalho é apenas uma parte do trabalho desenvolvido na minha dissertação de mestrado, e a parte reacional ainda está em andamento. Fizemos também todo um estudo de ancoramento e dinâmica molecular, onde descrevemos melhor as interações não ligadas e o possível efeito delas no sistema. Já para a parte de sistemas bioinspirados, o meu orientador Prof. Adolfo comanda um grupo experimentalista que desenvolve outros trabalhos com essa mesma enzima. É possível que venhamos a propor novos substratos para essa reação.
Mais uma vez, obrigada, e fico à disposição.
Antônio Arapiraca
Oi Aline, parabéns pelo trabalho. Com relação às interações não covalentes mencionadas pela Sara e pelo que vi da sua apresentação, você computou estas interações ao utilizar a aproximação D3 de Grimme (Empirical damped dispersion correction) no seu funcional PBE, o qual se tornou PBE-D3. Isso é fundamental para descrever sistemas não ligados, principalmente nas otimizações de geometria e cálculos de energia. Uma sugestão, apesar do nível D3 ser considerado o mais acurado, seria usar outros níveis de aproximação de Grimme D1 e D2 para comparar. Um outro método mais acurado para avaliação de interações nào covalentes é o DFT-SAPT (symmetry-adapted perturbation theory based on density functional). Dá uma olha nesta referência: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.7b01233. Feliz de ver você com um trabalho tão interessante.