Journal des sciences théoriques et computationnelles
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Abstrait

Un modèle théorique complet pour les réactions d'hydrolyse des composés contenant du phosphate

Hammad Ali Hassan, Sadaf Rani, Farooq Ahmad Kiani, Stefen Fischer, Sohaib Aslam, Abeera Sikandar

L'hydrolyse des composés contenant du phosphate est la réaction chimique clé en biologie qui nécessite la rupture de la liaison O–H de l'eau et de la liaison P–O du substrat. Les derniers calculs révèlent deux modes de transfert de protons de l'eau attaquante au substrat contenant du phosphate pendant l'hydrolyse, à savoir a) le transfert direct de protons et b) le relais de protons via une base médiatrice. Nous soulignons que les mécanismes d'hydrolyse peuvent être classés en fonction de la séquence dans laquelle les liaisons O–H et P–O se brisent, de la force du nucléophile partant et des modes de transfert de protons. Il en résulte un schéma qui peut être utilisé pour comprendre deux stratégies catalytiques spécialisées utilisées par les enzymes pour hydrolyser les liaisons P–O–X (X=P, C) : 1) Les enzymes diminuent la force nucléophile du groupe partant pour faciliter la rupture de la liaison scissile P–O _l et déplacent une charge négative formelle du centre de réaction du phosphate vers le nucléophile partant. 2) De nombreuses enzymes évitent le transfert direct de protons de la molécule d'eau attaquante au centre de réaction du phosphate. Le transfert direct de protons place un proton en excès (charge positive) sur le centre de réaction du phosphate, ce qui empêche la rupture de la liaison P–O _l entre le phosphate et le nucléophile sortant. Au contraire, le transfert indirect de protons de l'eau attaquante au centre de réaction du phosphate via l'eau d'assistance ou une base catalytique d'assistance n'empêche pas la rupture de la liaison P–O _l . Ces deux stratégies sont présentes dans de nombreuses enzymes hydrolysant le phosphate.