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Strukturelle Interpretation metastabiler Zustände in Myoglobin‐NO

Abstract

Die Bindung von Stickstoffmonoxid an Myoglobin (Mb) ist zentral für die Funktion des Proteins. Mit reaktiven Moleküldynamiksimulationen wird die Dynamik nach der NO‐Dissoziation untersucht. Die NO‐Rückbindung wird durch zwei Prozesse auf der 10‐ps‐ und 100‐ps‐Zeitskala beschrieben, was mit Experimenten im optischen und Röntgenbereich übereinstimmt. Dabei ist die explizite Behandlung der Bewegung des Eisenatoms orthogonal zur Häm‐Ebene (Fe‐oop) essenziell. Die Existenz eines transienten “Fe‐oop/NO‐gebundenen” Zustands, bei dem NO ca. 3 Å vom Eisenatom entfernt ist, wird bestätigt. Berechnete XANES‐Spektren zeigen, dass zwischen ungebundenem NO nahe oder weiter vom Häm‐Eisen entfernt nicht zu unterscheiden ist. Ein weiterer metastabiler Zustand (Fe‐ON) kann experimentell nicht beobachtet werden, da er vom dissoziativen 4A‐Zustand verdeckt wird. Dies macht Fe‐ON zu einem lokalen Minimum, das im Wildtyp‐Mb nicht beobachtet werden kann, in mutiertem Mb jedoch stabilisiert werden könnte.

Reaktive Moleküldynamiksimulationen finden zwei Zeitskalen für die Rückbindung von Stickstoffmonoxid an Myoglobin. Die zwei Zeitskalen werden den Strukturen „A” und „B” der His64‐Seitenkette zugeordnet, welche die Zugänglichkeit des Häm‐Eisens für den Liganden kontrolliert.

Autoren:   Maksym Soloviov, Akshaya K. Das, Markus Meuwly
Journal:   Angewandte Chemie
Jahrgang:   2016
Seiten:   n/a
DOI:   10.1002/ange.201604552
Erscheinungsdatum:   13.07.2016
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