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

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

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

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

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

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

Enzimreakciók Környezet figyelembe vétele beépítése MO modellbe

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

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

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

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)

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

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

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

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

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

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

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

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

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