Аннотация:Пенициллинацилаза (ПА) известна как катализатор гидролиза амидной связи в антибиотиках пенициллинового ряда, и широко применяется в производстве полусинтетических пенициллинов и цефалоспоринов. Фермент представляет собой гетеродимер, субъединицы которого формируют структуру с глубокой чашеобразной выемкой в центре, на дне которой находится активный центр. Описание взаимодействия лигандов с аминокислотными остатками в ходе ассоциации и диссоциации может быть полезно как для понимания механизма катализа, так и для рационального дизайна фермента с улучшенными свойствами.
В настоящей работе проведено моделирование ассоциации и диссоциации лигандов с пенициллинацилазой методами управляемой молекулярной динамики. Чтобы ускорить изучаемый процесс, к лигандам прикладывали внешнюю силу, которая продвигала молекулу в нужном направлении. Так, при изучении ассоциации, субстрат в стартовой системе расположили в устье чашеобразной выемки, а затем втягивали его в связывающий карман активного центра на дне выемки. При изучении диссоциации продукт реакции в стартовой системе располагался в связывающем кармане, а затем его вытягивали в раствор. В результате были рассчитаны молекулярно-динамические траектории ассоциации и диссоциации. Анализ траекторий позволил выявить ключевые взаимодействия с аминокислотными остатками в ходе изучаемых процессов.