A computational study of the reaction mechanism and stereospecificity of dihydropyrimidinase

文献情報

出版日 2023-03-03
DOI 10.1039/D2CP05262H
インパクトファクター 3.676
著者

Tanchanok Wanjai, Natechanok Thinkumrob, Julianna Oláh, James R. Ketudat Cairns, Supa Hannongbua, Ulf Ryde, Jitrayut Jitonnom


原文を見る

要旨

Dihydropyrimidinase (DHPase) is a key enzyme in the pyrimidine pathway, the catabolic route for synthesis of β-amino acids. It catalyses the reversible conversion of 5,6-dihydrouracil (DHU) or 5,6-dihydrothymine (DHT) to the corresponding N-carbamoyl-β-amino acids. This enzyme has the potential to be used as a tool in the production of β-amino acids. Here, the reaction mechanism and origin of stereospecificity of DHPases from Saccharomyces kluyveri and Sinorhizobium meliloti CECT4114 were investigated and compared using a quantum mechanical cluster approach based on density functional theory. Two models of the enzyme active site were designed from the X-ray crystal structure of the native enzyme: a small cluster to characterize the mechanism and the stationary points and a large model to probe the stereospecificity and the role of stereo-gate-loop (SGL) residues. It is shown that a hydroxide ion first performs a nucleophilic attack on the substrate, followed by the abstraction of a proton by Asp358, which occurs concertedly with protonation of the ring nitrogen by the same residue. For the DHT substrate, the enzyme displays a preference for the L-configuration, in good agreement with experimental observation. Comparison of the reaction energetics of the two models reveals the importance of SGL residues in the stereospecificity of catalysis. The role of the conserved Tyr172 residue in transition-state stabilization is confirmed as the Tyr172Phe mutation increases the activation barrier of the reaction by ∼8 kcal mol−1. A detailed understanding of the catalytic mechanism of the enzyme could offer insight for engineering in order to enhance its activity and substrate scope.

関連文献

Molecular dynamics simulation of geminal dicationic ionic liquids [Cn(mim)2][NTf2]2 – structural and dynamical properties

Majid Moosavi, Fatemeh Khashei, Elaheh Sedghamiz

2017-11-29 Paper

DOI: 10.1039/C7CP05681H

Detection of a weak ring current in a nonaromatic porphyrin nanoring using magnetic circular dichroism

Patrycja Kowalska, Martin D. Peeks, Tomasz Roliński, Harry L. Anderson

2017-11-22 Paper

DOI: 10.1039/C7CP07348H

Protonation of N2O and NO2 in a solid phase

Irina V. Stoyanova

2017-11-23 Paper

DOI: 10.1039/C7CP04474G

Molecular dynamics simulations of propane in slit shaped silica nano-pores: direct comparison with quasielastic neutron scattering experiments

Siddharth Gautam, Thu Le, Alberto Striolo, David Cole

2017-11-21 Paper

DOI: 10.1039/C7CP05715F

Path-integral simulation of graphene monolayers under tensile stress

Carlos P. Herrero, Rafael Ramírez

2017-11-13 Paper

DOI: 10.1039/C7CP06821B

Microscopic understanding of the conformational features of a protein–DNA complex

Sandip Mondal, Kaushik Chakraborty

2017-11-21 Paper

DOI: 10.1039/C7CP05161A

Contents list

Front/Back Matter

DOI: 10.1039/C7CP90273E

Construction of magnetically separable NiAl LDH/Fe3O4–RGO nanocomposites with enhanced photocatalytic performance under visible light

Jie Ni, Jinjuan Xue, LinFang Xie, Jing Shen, Guangyu He, Haiqun Chen

2017-11-13 Paper

DOI: 10.1039/C7CP06682A

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

S-(甲硅烷基丙基)異硫酰氯を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

取り扱う際にはPPE(防護具)が必要です。特に手袋と面マスクは必須です。ドラフトチャンバーを使用して漏洩処理を行い、温度は常温、湿度は乾燥状態、容器はガラス容器...

84682-36-02-Amino-7,7-dimethox...
化合物よくある質問

8-硝基-咪唑并[1,2-a]吡啶とは何ですか?

8-硝基-咪唑并[1,2-a]吡啶は、CAS番号52310-46-0の化合物で、8-位に硝基を有する咪唑並みの结构をもつ吡啶の化合物です。この化合物は、酸化還元...

52310-46-08-Nitroimidazo[1,2-a...
化合物よくある質問

4-ブロモ-5-メトキシピリジン-2-甲醇の代替品はありますか?

4-ブロモ-5-メトキシピリジン-2-甲醇の代替品には、類似構造を持つ化合物や機能性に等しい代替試薬があります。例えば、4-クロロ-5-メトキシピリジン-2-甲...

1454849-84-3(4-Bromo-5-methoxy-2...
化合物よくある質問

全氟-1,2-二甲基環己烷を含む廃棄物はどのように処理すべきですか?

全氟-1,2-二甲基環己烷(CAS番号:306-98-9)の廃棄物は、特別な処理が必要です。まず、廃棄物を密閉容器に収集し、適切な防漏容器に保管します。次に、専...

306-98-91,1,2,2,3,3,4,4,5,6-...
化合物よくある質問

3-(溴甲基)苯乙酸の主な用途は何ですか?

3-(溴甲基)苯乙酸は主に研究用化学薬品として利用され、有機合成や医薬品の開発に用いられます。また、特定の化合物の合成中間体としても使用されることがあります。

118647-53-32-(3-(Bromomethyl)ph...
化合物よくある質問

5-イドキド-4-メチオキシ-6-メチルピリミジニン-2-アミンはどのように保存すればよいですか?

5-イドキド-4-メチオキシ-6-メチルピリミジニン-2-アミンは冷暗所で密栓の容器に保存し、直射日光を避けて保管することをお勧めします。温度は常温とし、湿気を...

23368-84-55-Iodo-4-methoxy-6-m...
化合物よくある質問

1-(2-溴-6-甲氧基苯基)乙酮を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

実験室では、1-(2- Bromo-6-methoxyphenyl)ethanoneを取り扱う際には、ゴーグルや面具、手袋などのPPEを使用することが推奨されま...

380225-68-31-(2-Bromo-6-methoxy...
化合物よくある質問

5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ダイオキサボラロール-2-イル)-1,3-ジヒドロ-2-ベンゾフランは安全ですか?

5-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ダイオキサボラロール-2-イル)-1,3-ジヒドロ-2-ベンゾフランは一般に安全ですが、取扱いには注意が必要です...

1352037-60-55-(4,4,5,5-Tetrameth...
化合物よくある質問

4-溴萘-1-甲酸の代替品はありますか?

4-溴萘-1-甲酸は比較的稀な化合物ですが、類似物としては、4-クロロ-1-ナフホリック酸やその他のブロモ置換ナフホリック酸が挙げられます。ただし、これらの代替...

16650-55-84-Bromo-1-naphthoic ...
化合物よくある質問

ε-白藜芦醇脱氢二聚体の代替品はありますか?

ε-白藜芦醇脱氢二聚体の代替品としては、ε-白藜芦醇、ポリフェノール類、フラボノイド類が挙げられます。これらは類似の化学構造と生物学的活性を持っています。ただし...

62218-08-05-{(2R,3R)-6-Hydroxy...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。