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dc.contributor.author
Romero, Juan Manuel
dc.contributor.author
Martin, Mariano
dc.contributor.author
Ramírez, Claudia Lilián
dc.contributor.author
Dumas, Victoria Gisel
dc.contributor.author
Marti, Marcelo Adrian
dc.date.available
2021-09-03T21:01:15Z
dc.date.issued
2015-01
dc.identifier.citation
Romero, Juan Manuel; Martin, Mariano; Ramírez, Claudia Lilián; Dumas, Victoria Gisel; Marti, Marcelo Adrian; Efficient calculation of enzyme reaction free energy profiles using a hybrid differential relaxation algorithm: Application to mycobacterial zinc hydrolases; Academic Press Inc.; Advances in Protein Chemistry and Structural Biology; 100; 1-2015; 33-65
dc.identifier.issn
1876-1623
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/139672
dc.description.abstract
Determination of the free energy profile for an enzyme reaction mechanism is of primordial relevance, paving the way for our understanding of the enzyme's catalytic power at the molecular level. Although hybrid, mostly DFT-based, QM/MM methods have been extensively applied to this type of studies, achieving accurate and statistically converged results at a moderate computational cost is still an open challenge. Recently, we have shown that accurate results can be achieved in less computational time, combining Jarzynski's relationship with a hybrid differential relaxation algorithm (HyDRA), which allows partial relaxation of the solvent during the nonequilibrium steering of the reaction. In this work, we have applied this strategy to study two mycobacterial zinc hydrolases. Mycobacterium tuberculosis infections are still a worldwide problem and thus characterization and validation of new drug targets is an intense field of research. Among possible drug targets, recently two essential zinc hydrolases, MshB (Rv1170) and MA-amidase (Rv3717), have been proposed and structurally characterized. Although possible mechanisms have been proposed by analogy to the widely studied human Zn hydrolases, several key issues, particularly those related to Zn coordination sphere and its role in catalysis, remained unanswered. Our results show that mycobacterial Zn hydrolases share a basic two-step mechanism. First, the attacking water becomes deprotonated by the conserved base and establishes the new C-O bond leading to a tetrahedral intermediate. The intermediate requires moderate reorganization to allow for proton transfer to the amide N and C-N bond breaking to occur in the second step. Zn ion plays a key role in stabilizing the tetrahedral intermediate and balancing the negative charge of the substrate during hydroxide ion attack. Finally, comparative analysis of other Zn hydrolases points to a convergent mechanistic evolution.
dc.format
application/pdf
dc.language.iso
eng
dc.publisher
Academic Press Inc.
dc.rights
info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/
dc.subject
FREE ENERGY
dc.subject
HYDRA
dc.subject
JARZYNSKI'S RELATIONSHIP
dc.subject
M. TUBERCULOSIS
dc.subject
MSHB
dc.subject
QM/MM
dc.subject
RV1170
dc.subject
RV3717
dc.subject
ZN HYDROLASES
dc.subject.classification
Bioquímica y Biología Molecular
dc.subject.classification
Ciencias Biológicas
dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS
dc.title
Efficient calculation of enzyme reaction free energy profiles using a hybrid differential relaxation algorithm: Application to mycobacterial zinc hydrolases
dc.type
info:eu-repo/semantics/article
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.date.updated
2021-08-30T14:38:52Z
dc.journal.volume
100
dc.journal.pagination
33-65
dc.journal.pais
Estados Unidos
dc.journal.ciudad
Burlington
dc.description.fil
Fil: Romero, Juan Manuel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
dc.description.fil
Fil: Martin, Mariano. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina
dc.description.fil
Fil: Ramírez, Claudia Lilián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
dc.description.fil
Fil: Dumas, Victoria Gisel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina
dc.description.fil
Fil: Marti, Marcelo Adrian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina
dc.journal.title
Advances in Protein Chemistry and Structural Biology
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876162315000371
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1016/bs.apcsb.2015.06.006
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