ІЧ спектроскопічний та квантово-хімічний прояв протонування ізоалоксазинового кільця флавін-мононуклеотиду
Анотація
Флавин-мононуклеотид (FMN) є простетичною групою численних оксидоредуктаз, що виконують окислювально-відновні функції в клітинах. В реакції оборотного відновлення в коферменті задіяне ізоалоксазинове кільце, яке може при відновленні приймати два електрони і два протони. Методом інфрачервоної (ІЧ) спектроскопії в області поглинання С=С й С=N атомів ізоалоксазинового кільця (1450–1650 см-1) було отримано спектри сухих плівок флавін-мононуклеотиду, вирощених з нейтральних (рН=7,0) і слабокислих (рН=6,0) розчинів. Виявлено високочастотні зсуви полос поглинання внутрішньокільцевих коливань у плівках, вирощених зі слабокислого (рН=6,0) розчина. Ці високочастотні зсуви було пояснено протонуванням по атомах азоту N1 і N5 ізоалоксазинового кільця. Проведений в рамках теорії функціонала щільності (DFT) квантово-хімічний розрахунок показав, що на атомах N1 і N5 знаходяться значні негативні заряди. Отримані квантово-хімічні дані про заряди на атомах ізоалоксазинового кільця й порядки його зв'язків корелюють з частотними зсувами смуг поглинання протонованних атомів внутрішньокільцевих коливань.
Завантаження
Посилання
Beiner H. Spectral characteristics of flavins at the semiquinoid oxidation Level / H. Beiner // J. Am. Chem. Soc. – 1956. – Vol. 78, № 20. – P. 5323–5328. (DOI: 10.1021/ja01601a046)
Thöing C. Protonated triplet-excited flavin resolved by step-scan FTIR spectroscopy: implications for photosensory LOV domains / C. Thöing, A. Pfeifer, S. Kakorin, T. Kottke // Phys Chem Chem Phys. – 2013. – Vol. 15. – P. 5916-5926. (doi: 10.1039/c3cp43881c)
Ataka K. Vibrational spectroscopy of an algal phot-LOV1 domain probes the molecular changes associated with blue-light reception / K. Ataka, P. Hegemann, J. Heberle // Biophys J. – 2003. – Vol. 84, № 1. – P. 466-74. (doi:10.1016/S0006-3495(03)74866-8)
Probing protonation sites of isolated flavins using IR spectroscopy: from lumichrome to the cofactor flavin mononucleotide / J. Langer, A. Günther, S. Seidenbecher [et al.] // Chemphyschem. – 2014. – Vol. 15, № 12. – P. 2550-2562. (doi: 10.1002/cphc.201402146)
Martin C. B. The reaction of triplet flavin with indole. A study of the cascade of reactive intermediates using density functional theory and time resolved infrared spectroscopy / C. B. Martin, M.-L. Tsao, C. M. Hadad, M. S. Platz // J Am Chem Soc. – 2002. – Vol. 124, № 24. – P. 7226-34. (DOI: 10.1021/ja0123711)
Самоассоциация и гидратация флавин-мононуклеотида в растворах и плёнках / Ю. Н. Близнюк, Д. М. Глибицкий, М. А. Семёнов [и др.] // Біофізичний Вісник. – 2014. – Т. 31, № 1. – С. 5-22. / Samoassociaciya i gidratacija flavin-mononukleotida v rastvorah i plenkah / Iu. N. Blyzniuk, D. M. Glibitsky, M. A. Semenov [i dr.] // Biofiz. Visn. – 2014. – Т. 31, № 1. – S. 5-22./
Химмельблау Д. М. Прикладное нелинейное программирование / Д. М. Химмельблау. – М: Мир, 1975. – 536 c./ Himmel’blau D. M. Prikladnoe nelinejnoe programmirovanie / D. M. Himmel’blau // M: Mir, 1975. – 536 s./
Nelder J.A. A simplex method for function minimization / J. A. Nelder, R. Mead // The Computer Journal. – 1965. – Vol. 7, № 4. – P. 308-313.
Frank N. The ORCA program system / N. Frank // Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science. – 2012. – Vol. 2, № 1. – P. 73–78. (doi:10.1002/wcms.81)
Becke A.D. Density-functional exchange-energy approximation with correct asymptotic behavior / A. D. Becke // Phys. Rev. A. – 1988. – Vol. 38, № 6. – P. 3098–3100.
Chengteh L. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density / L. Chengteh, Y. Weitao, G. P. Robert // Phys. Rev. B. – 1988. – Vol. 37, № 2. – P. 785–789.
Schaefer A. Fully optimized contracted Gaussian-basis sets for atoms Li to Kr / A. Schaefer, H. Horn, R. J. Ahlrichs // Chem. Phys. – 1992. – Vol. 97. – P. 2571–2577.
Weigend F. Accurate Coulomb-fitting basis sets for H to Rn / F. Weigend // Phys. Chem. Chem. Phys. – 2006. – Vol. 8. – P. 1057–1065.
Breneman C. M. Determining atom-centered monopoles from molecular electrostatic potentials. The need for high sampling density in formamide conformational analysis / C. M. Breneman, K. B. Wiberg // Journal of Computational Chemistry. – 1990. – Vol. 11, № 3. – P. 361–373. (doi:10.1002/jcc.540110311)
Mayer I. On the chemical hamiltonian apparoach, bond orders and valences / I. MAYER // In “Modelling of structure and properties of molecules" Z. B. Maksic (ed.). – Ellis Horwood, Chicester. – 1987 – P. 145-159.
Kita A. Structure of flavoprotein FP390 from a luminescent bacterium Photobacterium phosphoreum refined at 2.7 A resolution / A. Kita, S. Kasai, M. Miyata, K. Miki // Acta Crystallogr. Sect. D. – 1996. – V. 52. – P. 77–86.
The Protein Data Bank / H.M. Berman, J. Westbrook, Z. Feng [et al.] // Nucleic Acids Res. – 2000. – Vol. 28. – P. 235–242. (doi:10.1093/nar/28.1.235)
Колебания молекул / М. В. Волькенштейн, М. А. Ельяшевич, Б. И. Степанов, Л. А. Грибов. – М. : Наука, 1972. – 699 с. /Kolebanija molekul / M. V. Vol'kenshtejn, M. A. El'jashevich, B. I. Stepanov, L. A. Gribov. – M. : Nauka, 1972. – 699 s./
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
