Benvinguts al Repositori Digital de la UPF

Mixed quantum and classical simulation techniques for mapping electron transfer in proteins

Mostra el registre parcial de l'element

dc.contributor.author Wallrapp, Frank
dc.contributor.other Guallar, Victor
dc.contributor.other Universitat Pompeu Fabra. Departament de Ciències Experimentals i de la Salut
dc.date.accessioned 2013-07-12T01:50:23Z
dc.date.available 2013-07-12T01:50:23Z
dc.date.issued 2011-04-04
dc.identifier http://hdl.handle.net/10803/22685
dc.identifier urn:isbn:978-84-694-4390-3
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10230/11985
dc.description.abstract Elobjetivodeestatesissecentraenelestudiodelatransferenciadeelectrones(ET),unadelasreaccionesmássimplesycrucialesenbioquímica.Paradichosprocesos,obtenerinformacióndirectadelosfactoresquelopromueves,asicomodelcaminodetransferenciaelectronica,noesunatareatrivial.Dichainformaciónaunniveldeconocimientodetalladoatómicoyelectrónico,sinembargo,esmuyvaliosaentérminosdeunamejorcomprensióndelcicloenzimático,quepodríaconducir,porejemplo,aundiseñomáseficazdeinhibidores.ElobjetivoprincipaldeestatesiseseldesarrollodeunametodologíaparaelestudiocuantitativodelaETenlossistemasbiológicos.Enestesentido,hemosdesarrolladounnuevométodoparaobtenerelcaminodetransferenciaelectrónico,llamadoQM/MMe-­‐Pathway,quesepuedeaplicarensistemascomplejosconETdelargoalcance.ElmétodosebasaenunabúsquedasucesivaderesiduosimportantesparalaET,utilizandolamodificacióndelaregiónquanticaenmétodosmixtosQM/MM,ysiguiendolaevolucióndeladensidaddeespíndentrodelazonadetransferencia.HemosdemostradolautilidadylaaplicabilidaddelalgoritmoenelcomplejoP450cam/Pdx,identificandoelpapelclavedelaArg112(enP450cam)ydelAsp48(enPdx),ambosconocidosenlaliteratura.AdemásdeobtenercaminosdeET,hemoscuantificadosuimportanciaentérminosdelacoplamientoelectrónicoentreeldadoryaceptorparalosdiferentescaminos.Enestesentido,serealizarondosestudiosdelainfluenciadelsolventeydelatemperaturaenelacoplamientoelectrónicoparasistemasmodelooligopéptidos.Ambosestudiosrevelaronquelosvaloresdelacoplamientoelectrónicofluctúanfuertementealolargodelastrayectoriasdedinámicamolecularobtenidas,yelmecanismodetransferenciadeelectronesseveampliamenteafectadoporelespacioconformacionaldelsistema.LacombinacióndelQM/MMe-­‐pathwayydeloscálculosdeacoplamientoelectronicofueronutilizadosfinalmenteparainvestigarlaETenelcomplejoCCP/Cytc.NuestroshallazgosindicanelpapelfundamentaldelTrp191enlocalizarunestadiointermedioparalatransferenciaelectronica,asícomoelcaminoETprincipalqueincluyeAla194,Ala193,Gly192yTrp191.Amboshallazgosfueronconfirmadosatravésdelaliteratura.LosresultadosobtenidosparaelmuestrodemaniosdeET,juntoconsuevaluaciónatravésdecálculosdeacoplamientoelectrónico,sugierenunenfoquesencilloyprometedorparainvestigarETdelargoalcanceenproteínas.
dc.description.abstract ThefocusofthisPhDthesisliesonelectrontransfer(ET)processes,belongingtothesimplestbutmostcrucialreactionsinbiochemistry.Gettingdirectinformationoftheforcesdrivingtheprocessandtheactualelectronpathwayisnotatrivialtask.Suchatomicandelectronicdetailedinformation,however,isveryvaluableintermsofabetterunderstandingoftheenzymaticcycle,whichmightlead,forexample,tomoreefficientproteininhibitordesign.ThemainobjectiveofthisthesiswasthedevelopmentofamethodologyforthequantitativestudyofETinbiologicalsystems.Inthisregard,wedevelopedanovelapproachtomaplong-­‐rangeelectrontransferpathways,calledQM/MMe-­‐Pathway.ThemethodisbasedonasuccessivesearchforimportantETresiduesintermsofmodifyingtheQMregionfollowingtheevolutionofthespindensityoftheelectron(hole)withinagiventransferregion.WeprovedtheusefulnessandapplicabilityofthealgorithmontheP450cam/Pdxcomplex,indicatingthekeyroleofArg112ofP450camandAsp48ofPdxforitsETpathway,bothbeingknowntobeimportantfromtheliterature.BesidesonlyidentifyingtheETpathways,wefurtherquantifiedtheirimportanceintermsofelectroniccouplingofdonorandacceptorincorporatingtheparticularpathwayresidues.Withinthisregard,weperformedtwosystematicevaluationsoftheunderlyingreasonsfortheinfluenceofsolventandtemperatureontoelectroniccouplinginoligopeptidemodelsystems.Bothstudiesrevealedthatelectroniccouplingvaluesstronglyfluctuatethroughoutthemoleculardynamicstrajectoriesobtained,andthemechanismofelectrontransferisaffectedbytheconformationalspacethesystemisabletooccupy.CombiningbothETmappingandelectroniccouplingcalculations,wefinallyinvestigatedtheelectrontransferintheCcP/Cytccomplex.OurfindingsindicatethekeyroleofTrp191beingthebridge-­‐localizedstateoftheETaswellasthemainpathwayconsistingofAla194,Ala193,Gly192andTrp191betweenCcPandCytc.Bothfindingswereconfirmedthroughtheliterature.Moreover,ourcalculationsonseveralsnapshotsstateanongatedETmechanisminthisproteincomplex.Themethodologydevelopedalongthisthesis,mappingETpathwaystogetherwiththeirevaluationthroughelectroniccouplingcalculations,suggestsastraightforwardandpromisingapproachtoinvestigatelong-­‐rangeETinproteins.
dc.format info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.format info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.format.mimetype 200 p.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso eng
dc.publisher Universitat Pompeu Fabra
dc.rights info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs.
dc.source.uri TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)
dc.title Mixed quantum and classical simulation techniques for mapping electron transfer in proteins
dc.type info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
dc.date.modified 2013-07-10T11:29:09Z
dc.subject.keyword Biología Computacional
dc.subject.keyword Biofísica
dc.subject.keyword Proteínas complejas
dc.subject.keyword Mecánica cuántica
dc.subject.keyword Dinámica conformacional
dc.subject.keyword Camino de trransferencia de electrones
dc.subject.keyword Generalized Mulliken-Hush
dc.subject.keyword Fragment charge difference method
dc.subject.keyword Computational biology
dc.subject.keyword molecular mechanics
dc.subject.keyword 57


Consulteu el document

Fitxers Grandària Format Visualització

No hi ha fitxers associats a aquest element.

Aquest element apareix en la col·lecció o col·leccions següent(s)

Mostra el registre parcial de l'element