理論研究烯酰輔酶A水合酶和阿魏酸脫羧酶的催化反應(yīng)機(jī)理.pdf

1、本文采用了量子化學(xué)中密度泛函B3LYP方法，分別對(duì)烯酰輔酶A水合酶的水合反應(yīng)機(jī)理和阿魏酸脫羧酶的非氧化脫羧機(jī)理進(jìn)行了研究，詳細(xì)地討論了各自的反應(yīng)路徑。提出的反應(yīng)機(jī)理為實(shí)驗(yàn)工作者了解烯酰輔酶A水合酶和阿魏酸脫羧酶的反應(yīng)機(jī)制提供了理論依據(jù)。全文包含兩大部分:
　　 1.理論研究烯酰輔酶A水合酶催化底物的水合反應(yīng)及其抑制劑的主要存在形式
　　 根據(jù)烯酰輔酶A水合酶的晶體結(jié)構(gòu)，我們構(gòu)造了此酶的活性中心，基于此活性中心我們運(yùn)用密度

2、泛函理論來(lái)研究水合反應(yīng)的機(jī)理。這個(gè)活性中心由Glu164，Glu144，Gly141和Ala98這四個(gè)第一層氨基酸和底物，以及Gln162，Ala173，Gly172和Gly175這四個(gè)第二層的氨基酸組成。通過(guò)計(jì)算，我們?cè)敿?xì)地闡述了在發(fā)生水合反應(yīng)時(shí)的機(jī)理，同時(shí)闡明了主要的氨基酸在反應(yīng)中的作用。計(jì)算表明無(wú)論是在氣相中還是在溶劑中，反應(yīng)的決速步驟都是水分子的氫氧化物轉(zhuǎn)移到底物的雙鍵上的過(guò)程，此步驟的活化能為23.4kcal/mol。另外，我

3、們也構(gòu)建了帶有抑制劑的活性中心，烯酰輔酶A水合酶抑制劑在抑制酶催化過(guò)程中其結(jié)構(gòu)發(fā)生酮-烯醇變化，使其抑制效果更好。目前的研究結(jié)果對(duì)于了解這類酶的水合反應(yīng)及其抑制過(guò)程具有很好的指導(dǎo)意義。
　　 2.阿魏酸脫羧酶非氧化脫羧作用的研究
　　 在一些微生物體內(nèi)，阿魏酸脫羧酶能通過(guò)非氧化脫羧作用將阿魏酸轉(zhuǎn)化成4-乙烯基愈創(chuàng)木酚，然而到目前為止其詳細(xì)的催化機(jī)理還不確定。根據(jù)阿魏酸脫羧酶晶體結(jié)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本文建立了兩種可能的活性中心

4、模型，并采用密度泛函理論研究了阿魏酸脫羧酶非氧化脫羧的催化機(jī)理。這兩個(gè)活性中心模型由水分子和底物阿魏酸，還有Tyr21，Asn23，Tyr27，Glu134這四個(gè)氨基酸組成。通過(guò)計(jì)算，我們?cè)敿?xì)地闡述了發(fā)生反應(yīng)時(shí)的各種機(jī)理，同時(shí)闡明了這四個(gè)氨基酸在反應(yīng)中所起的作用?；谟?jì)算結(jié)果，我們提出了一個(gè)新的機(jī)理。首先，阿魏酸的羥基氫經(jīng)過(guò)一個(gè)水分子被Glu134奪取，然后阿魏酸的雙鍵和另一個(gè)水分子發(fā)生加成反應(yīng)，最終在Tyr27作用下通過(guò)脫羧反應(yīng)獲得產(chǎn)