Study of Enzymatic Mechanisms Using Density Functional Theory and QM/MM Methods

Abstract

Il lavoro presentato in questa tesi riguarda il meccanismo catalitico di tre enzimi naturali e di un biomimetico. All'inizio del documento è riportata una breve introduzione sul ruolo svolto in natura dalle proteine biologiche in generale, e in particolare dagli enzimi. Poche righe sono state dedicate all’importanza di alcuni metalli di transizione che si trovano più spesso nei siti attivi degli enzimi, con un particolare riferimento ai metalli presenti nei sistemi oggetto di questo studio. Nel capitolo successivo sono stati descritti i principi base delle varie metodologie teoriche utilizzate (QM e QM/MM) ed è stata fatta una breve descrizione della teoria cinetica enzimatica. Data la complessità dei sistemi in studio, dovuto alle loro dimensioni e alla presenza in essi dei metalli di transizione, è stato ritenuto utile dedicare la terza parte di questa tesi ai protocolli computazionali maggiormente usati per trattare argomenti di questo tipo che permettono di ottenere risultati affidabili. Nei capitoli successivi sono stati riportate le singole problematiche affrontate e i risultati finora ottenuti che hanno riguardato in particolare il meccanismo di lavoro dei seguenti enzimi: -modello biomimetico del sito attivo dell’enzima 3-Hydroxyanthranilate-3,4-dioxygenase (HAD). -Tyrosine Ammonia-Lyase (TAL) -Human Pancreatic Amylase (HPA) -Organo-Phosphate Degrading enzyme (OPDA)