ИСТИНА

2-Гидроксибифенил-3-монооксигеназа является перспективным катализатором препаративного синтеза замещённых ароматических соединений. Однако механизм действия фермента на молекулярном уровне, состоящего из окислительной и восстановительной полуреакций, изучен недостаточно и это сдерживает практическое использование фермента. Первая стадия каталитического цикла - восстановление FAD с помощью NADH до аниона FADH-, была изучена с помощью комбинированных методов квантовой механики/молекулярной механики (QM/MM) и позволила понять роль конформационной пластичности молекулы белка в связывании NADH, установить основной вклад тройного стэкинг-взаимодействия никотинамидного и изоаллоксазинового колец во взаимодействие NADH и FAD, а также выявить аминокислотные остатки активного центра, стабилизирующие комплекс с переносом заряда и определяющие стереоспецифичность Pro-S переноса гидрида; все эти факторы обеспечивают низкий 13 ккал/моль энергетический барьер восстановительной полуреакции. Моделирование стадии окисления субстрата пероксидным производным FAD также проводили с помощью QM/MM и полуэмпирического метода DFTB3 для исследования поверхности потенциальной энергии методом метадинамики в двумерных координатах реакции (коллективных переменных) – депротонирования субстрата и переноса гидроксильной группы с FAD-C4-OOH на субстрат. Проведенное моделирование показало важность карбоксилатной пары Asp117-Asp222 и остатка Arg242 в активном центре, которые способствуют переносу протона с субстрата на остаток His48 и обеспечивают энергетический барьер 14 ккал/моль для окислительной полуреакции. Детальная характеристика полного каталитического цикла делает возможным оптимизацию биокаталитических технологий с использованием 2-гидроксибифенил-3-монооксигеназы.