Katalitik aktif bölgenin moleküler yerleştirme ve kuantum mekaniksel modellemesi ile enzim özgüllüğünün hesaplamalı analizi

Enzimler yüksek substrat özgüllüğü sergiler ve bu, özgüllüğü, seçiciliği ve kararlılığı artırılmış yeni enzimlerin tasarımında önemli bilgiler sağlar. Enzim özgüllüğü, güncel araştırma bilgilerine dayalı çeşitli hesaplamalı yöntemler kullanılarak analiz edilebilir. Hedef molekül veya substratın bilindiği sistemlerde, moleküler bağlanma analizi yararlı bir araç görevi görür; hedef bilinmiyorsa, enzim özgüllüğünü analiz etmek için katalitik olarak aktif bölge modelleri tasarlanmalıdır. Bu araştırma, enzim özgüllüğünü incelemek için iki farklı sisteme odaklanmaktadır: Polihidroksialkanoat biyoplastiklerinin depolimerizasyon enzimlerinin geliştirilmesi: (1) Polihidroksialkanoatlar (PHA'lar) uygun biyoplastik alternatifleri olarak ortaya çıkmış olsa da, bozunmaları zorluk teşkil etmektedir. Bu araştırma, enzim özgüllüğünü analiz etmek için moleküler yerleştirme yoluyla PHA depolimeraz aktivitesini geliştirmeyi amaçlamaktadır. Moleküler docking ve yakın saldırı konformasyonu (NAC) analizine dayanarak, bu çalışmada incelenen her protein için 3- hidroksioktanoik asit p-nitrofenol ligandı en uygun olarak belirlendi. (2) Sinir ajanlarının hidrolizi için katalitik olarak aktif bölge modellerinin tasarlanması. Sinir ajanları, asetilkolinesterazı inhibe ederek sinir sistemi yetmezliğine ve ölüme yol açan organofosfor bileşikleridir. Bu nedenle, sinir ajanlarına AChE'den daha güçlü bağlanabilen ve onları hidrolize edebilen yeni enzimlerin bulunması büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada kullanılan aktif bölge modelleri, en düşük enerjili olan konfigürasyonunda fosfor grubuna eksenel olarak saldıran nükleoif bulunmuştur, en uygun katalitik gruplar olarak Ser–Lys ve Asp–His'i içeren ve en uygun sinir ajanı olarak Soman'ı ortaya koymuştur. Her iki araştırma ile birlikte enzim-substrat etkileşimlerinin analizinde önemli gelişmeler bulundu; moleküler bağlanma simülasyonları, PHO depolimerazındaki temel bağlanma kalıntılarını analiz ederken, sinir gazı hidrolizinde kullanılan aktif bölge modelleri enzim özgüllüğü açısından etkili sonuçlar elde ettiğini kanıtlamış oldu. Bu sonuçlar, enzim özgüllüğü analizini kolaylaştıracak yeni bir hesaplama aracı geliştirmek için de güçlü bir temel atılmasını sağladı.