Presentations

Electrostatic properties of halogen-substituted tyrosine

Surkov M.M., Yaroshevich I.A.

Department of Biophysics, Biological faculty, Lomonosov Moscow state university;

Оранжевый каротиноидный белок (OCP) – фотопротекторный белок цианобактерий, регулирующий их фотосинтетическую активность. В качестве хромофора в данном белке выступает молекула кето-каротиноида, связанного водородными связями с остатками тирозина (TYR201) и триптофана (TRP288). При этом, образование данных водородных связей снижает вероятность фотоактивации OCP и уменьшает его квантовый выход флуоресценции. Замена атома водорода в мета-положении TYR201 на атом иода приводит к предпочтительному образованию внутримолекулярной водородной связи OH-группы с атомом галогена, и, как следствие, к значительному увеличению квантового выхода флуоресценции OCP, снижая время жизни возбуждённого состояния. В данной работе исследуются электростатические свойства галогензамещённого в мета-положении тирозина (TyrF, TyrCl, TyrBr, TyrI) в сравнении с обычным тирозином (TyrH).

Для каждого варианта тирозина рассчитывался электростатический потенциал в каждой точке в некотором объёме вокруг молекулы. Квантово-химические расчеты производились с использованием пакета программ ORCA 5.0 [1]. Первичная оптимизация геометрии молекулы производилась методом HF-3c. Расчёт электростатического потенциала производился методом PBE0 в базисе def2-SVP.

Результаты расчетов показывают, что введение галогена в структуру тирозина изменяет распределение электронных плотностей вокруг атомов. Полученные результаты открывают возможность для теоретического дизайна новых биотехнологических конструктов на основании атипичных галоген-содержащих аминокислот.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-74-00012 (https://rscf.ru/project/22-74-00012/).

Литература

1. Пакет программ ORCA 5.0 URL: https://orcaforum.kofo.mpg.de/

• abstract in Russian (PDF)

Presentation

• video