Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele   1 (  1 )-  2 (  2 ), mikor minden fragmens végtelen távolságban van Empirikus vegyértékkötés módszer.

Az előadások a következő témára: "Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele   1 (  1 )-  2 (  2 ), mikor minden fragmens végtelen távolságban van Empirikus vegyértékkötés módszer."— Előadás másolata:

1 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele   1 (  1 )-  2 (  2 ), mikor minden fragmens végtelen távolságban van Empirikus vegyértékkötés módszer (EVB)

2 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele Oldatfázisban Gázfázisban   1 (  1 )-  2 (  2 ), mikor minden fragmens végtelen távolságban van

3 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele számítása Y  Y X X  X+X+ Y-Y- Oldószer modellek mikroszkópikus (all-atom) dipólus makroszkópikus (kontinuum)

4 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele számítása Oldószer modellek makroszkópikus (kontinuum) a   : oldószer tere  (i) rez. szerk. dipólusmomentuma d: makroszkópikus dielektromos állandó; a: üreg sugara Probléma: „a” meghatározásanem ad kvantitatív oldáshőket

5 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele számításaOldószer modellek dipólus (LD) reális eredményeket lehet elérni iteratív megoldás

6 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele számításaOldószer modellek dipólus (LD) potenciál (i. dipóluson, az iteráció n. lépésében) ionos kov.

7 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele beépítése MO modellbe

8 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele Explicit (all-atom) oldószer modell 2 test kh.3 test kh. állandó töltések tere indukált dipólusok tere

9 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele Explicit (all-atom) oldószer modell beépítése EVB modellbe S: oldott anyag (Solute), s: oldószer (solvent) Q: oldott anyag (Solute) töltései, q: oldószer (solvent) töltései U nb : nemkötő kölcsönhatások, U ind : indukált dipólusok közötti kölcsönhatás

10 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele Explicit (all-atom) oldószer modell Paraméterek : A (taszítás), B (vdW vonzás), q (töltések) Származtatása: QM számítás  kezdő párpotenciál finomítás: szerkezeti adatok alapján Problémák: konvergencia (átlagolás konfigurációkon, ns –os szimuláció) hosszútávú kölcsönhatások (elektrosztatika) periódusos határfeltétel választása

11 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele Fehérje-környezet nem lehet QM módszerrel kezelni az egészet levágás - csak az aktív hely - aktív hely és környezete egyszerűsített modellek - molekulamechanika (MM) - fehérje dipólusok (PD)

12 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele Fehérje-környezet levágás - csak az aktív hely - aktív hely és környezete Problémák: protonáltsági állapotok nehéz konfigurációkon átlagolni (speciális kényszerek kellenek) reorganizációs hatás elhanyagolása távoli csoportok is befolyásolhatják a kat. víz hatása (~ 10 kcal/mol) elektrosztatikus problémák

13 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele Fehérje-környezet Egyszerűsített környezet (QM/MM) Korai megoldások potenciális energiafelszín számítása gázfázisban MM/FEP ezen a felszínen „oldott gázfázis”: nagy eltérések a kísérleti értékektől (töltések, reakciókoordináta) határ?, csatolás QM-MM QM MM

14 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele QM/MM megközelítések QM-es tagok ortogonálisak Fc i =  i c i F Ss =0

15 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele QM/MM megközelítések E S (F S ) : QM energia, F tartalmazza az oldószer el. potenciálját E’ Ss : nem elektrosztatikus kölcsönhatások (vdW pot.fv.) E ss : oldószer kh., MM erőtér Minősége? kísérleti eredmények reprodukálhatósága mintavételezés számolásba beépíthető

16 Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele Protein Dipólusok Langevin Dipólusok módszer (PDLD) II I III o IV III i I: Q; II: q, ,  III: q, ,  IV: tömbfázis

17 Enzimreakciók Proton transzfer Reakciók oldatfázisban A-H + B -> A - + HB +

18 Enzimreakciók Proton transzfer Reakciók oldatfázisban A-H + B -> A - + HB + alapállapot potenciálfelszíne ismert Reakció szimulációja: szabadenergia-perturbációval (FEP) „mapping potential” mesterséges potenciál, amely  1 ->  2 átalakulást végzi

19 Enzimreakciók Reakciók oldatfázisban  1 : minimuma kiindulási állapotban van  2 : minimuma végállapotban van reakció szabadenergiájának meghatározása

20 Enzimreakciók Reakciók oldatfázisban Kalibrálás A-H + B -> A - + HB +  értékét úgy állítjuk be, hogy a számított és mért  G megegyezzen fragmensek átvitele vízből fehérjébe