Введение
ГЛАВА 1 Литературный обзор. Холинэстеразы 10
1.1 Физиологическая функция ацетилхолинэстеразы 10
Классическая каталитическая функция АХЭ 10
Неклассические функции АХЭ 11
АХЭ — эритроцитарный антиген 12
Молекулярный полиморфизм АХЭ 13
1.2 Заболевания, связанные с АХЭ 14
Болезнь Альцгеймера 14
Миастенический синдром 15
1.3 Структура и каталитический механизм действия АХЭ 16
Структура АХЭ 16
Механизм гидролиза ацетилхолина в активном центре АХЭ 24
1.4 Компьютерное моделирование реакций АХЭ 27
Молекулярно-динамическое моделирование 27
Молекулярный докинг 32
Моделирование реакции гидролиза 33
1.5 Бутирилхолинэстераза 37
Функция БХЭ 37
Сравнение строения БХЭ и АХЭ 37
Особенности катализа БХЭ 40
Роль БХЭ в терапии болезни Альцгеймера 40
Взаимодействие с фосфорорганическими соединениями 41
Молекулярный полиморфизм БХЭ 43
Атипичная БХЭ, роль Asp70 43
Гидролиз кокаина 47
1.6 Заключение 48
ГЛАВА 2 Моделирование реакций гидролиза сложных эфиров холинэстеразами 50
2.1 Выбор кристаллографической структуры 50
Ацетилхолинэстераза 50
Бутирилхолинэстераза 52
2.2 Добавление атомов водорода 54
2.3 Положение молекулы субстрата 55
Молекулярный докинг 55
Положение ацетилхолина в АХЭ 57
Положение сукцинилихолина в БХЭ 58
Молекулярно-динамическое моделирование 61
2.4 Добавление молекул воды 62
2.5 Комбинированный метод квантовой и молекулярной механики 63
2.6 Выделение квантовой подсистемы 64
Система АХЭ-ацетилхолин 64
Система БХЭ-сукцинилхолин 66
2.7 Локализация минимумов на ППЭ системы 68
Система АХЭ-ацетилхолин 68
Система БХЭ-сукцинилхолин 69
Расчет энергетических барьеров реакции 69
Колебательный анализ в стационарных точках 70
2.8 Заключение 71
ГЛАВА 3 Реакция гидролиза ацетилхолина в активном сайте АХЭ 72
3.1 Геометрические конфигурации стационарных точек 73
Фермент-субстратный комплекс 73
Первое переходное состояние 74
Тетраэдрический интермедиат стадии ацилирования 75
Сравнение с аналогами тетраэдрического интермедиата 76
Ацилферментный комплекс 79
Второе переходное состояние 80
Тетраэдрический интермедиат стадии деацилирования 81
Продукты реакции 82
3.2 Энергетический профиль реакции ацетилхолина и АХЭ 83
3.3 Обсуждение механизма реакции гидролиза ацетилхолина, катализируемого АХЭ 85
Стадия ацилирования 85
Стадия деацилирования 86
Возможность двухпротонного механизма 88
Роль Glu202 в реакции гидролиза ацетилхолина АХЭ 89
3.4 Влияние выбора квантовой подсистемы на точность расчетов 90
3.5 Заключение 95
ГЛАВА 4 Корреляции между скоростью гидролиза незаряженных субстратов, катализируемого ахэ, и их структурой 96
4.1 Экспериментальные данные 96
4.2 Расчет с использованием малой квантовой подсистемы 98
4.3 Расчет с использованием большой квантовой подсистемы 101
4.4 Соответствие экспериментальных и расчетных данных 104
4.5 Изучение взаимодействия незаряженных субстратов с гидрофобным сайтом АХЭ : 106
4.6 Заключение 111
ГЛАВА 5 Влияния полиморфной модификации БХЭ asp70gly на механизм реакции гидролиза сукцинилхолина 112
5.1 Анализ фермент-субстратного комплекса БХЭ-сукцинилхолин 112
Молекулярный докинг 113
Молекулярно-динамическое моделирование 114
5.2 Геометрические конфигурации стационарных точек 115
Фермент-субстратный комплекс 115
Тетраэдрический интермедиат стадии ацилирования 117
Ацилфермент 117
5.3 Энергетический профиль и оценка влияния полиморфной модификации БХЭ на механизм реакции гидролиза сукцинилхолина 118
5.4 Заключение 121
Основные результаты и выводы 122
Список сокращений 123
Список литературы 124
