Modellierung sequentieller Metalloenzyme auf Magnesiumbasis

Kluge, Stefan GND

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Modellierung quantenchemischer Modelle für die Beschreibung von sequentiellen Enzymen an den ausgewählten Beispielen Inositol Monophosphatase und Yeast Enolase. Zunächst wurde ein Templat-Modell für IMP entwickelt, an dem gezeigt wurde, dass diese metallozentrierten Modelle grunsätzlich nicht in der Lage sind Metalloenzyme zu beschreiben, wenn das Metallion am katalytischen Zyklus aktiv teilnimmt. Des Weiteren wurde ein ungewöhnliches Koordinationsverhalten von Magnesium aufgedeckt. Die normalerweise beobachtete oktaedrische Koordinationsgeometrie des Mg2+-Ions wird nicht nur in der Gasphase, sondern auch in biologischen Systemen zu Gunsten einer trigonal-bipyramidalen (pentakoordinierten) Anordnung aufgegeben. Durch die Modifikation einer QM/MM-Strategie gelang es ein quantenchemisches Modell für die Beschreibung sequentieller Enzyme zu entwickeln. Dieses Modell basiert auf einer Hohlraum-Strategie und bedient sich eines kugelförmigen Ausschnitts des Aktivzentrums, auf den ein Strukturgradient (sukzessive Fixierung von Diederwinkeln, Bindungswinkeln und -längen von innen nach außen) angewendet wird. Diese Hohlraum-Strategie wurde erfolgreich in gängige quantenchemische Programme (GAUSSIAN, TURBOMOLE und ORCA) implementiert und im Anschluss erfolgreich bei der Untersuchung der Hefe-Enolase angewendet.

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Kluge, Stefan: Modellierung sequentieller Metalloenzyme auf Magnesiumbasis. 2008.

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