Изучение субстратной специфичности пенициллинацилазы методами молекулярного моделирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.15, кандидат химических наук Строганов, Олег Валентинович

• Строганов, Олег Валентинович
• кандидат химических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат химических наук Строганов, Олег Валентинович

Содержание.

Список сокращений.

Введение.

1 Литературный обзор.

1.1 Строение и механизм пенициллинацилазы.

1.1.1 Общие сведения о ферменте.

1.1.2 Кинетические исследования механизма катализа.

1.1.3 Структура активного центра пенициллинацилазы.

1.1.4 Строение и механизм действия пенициллинацилазы по данным РСА.

1.1.5 Строение участка связывания ацильной части.

1.1.6 Участок связывания нуклеофила.

1.1.7 Исследование пенициллинацилазы методами теоретической химии.

1.2 Метод молекулярной динамики.

1.2.1 Общее описание метода.

1.2.2 Силовое поле ОРЬБ-АА.

1.2.3 Методы интегрирования уравнений движения.

1.2.4 Расчеты при постоянной температуре.

1.2.5 Использование периодических граничных условий.

1.2.6 Ускорение МД-расчетов.

1.3 Методы молекулярного докинга.

1.3.1 Алгоритмы сканирования потенциальной поверхности.

1.4 Методы расчета свободной энергии связывания.

1.4.1 Введение.

1.4.2 Метод возмущений свободной энергии.

1.4.3 Методы линейной корреляции свободной энергии.

1.4.4 Приближения аддитивных вкладов в свободную энергию связывания.

1.4.5 Использование эмпирических скоринговых функций для расчета ДИ.

1.5 Методы расчета каталитических констант.

1.5.1 Введение.

1.5.2 Гибридные квантово-механические/молекулярно-механические методы расчета поверхности потенциальной энергии.

1.5.3 Метод эмпирической валентной связи.

1.5.4 Приближенные оценки соотношений каталитических констант.

2 Экспериментальная часть.

2.1 Пакеты программ, использованные в работе.

2.2 Конструирование моделей систем для расчета траекторий.

2.2.1 Параметризация силового поля лигандов.

2.2.2 Конструирование моделей ферментов.

2.2.3 Конструирование фермент-субстратных комплексов.

2.2.4 Релаксация системы.

2.2.5 Параметры молекулярно-динамических расчетов.

2.2.6 Анализ траекторий.

2.2.7 Расчет свободной энергии связывания лиганда с ферментом.

2.2.8 Расчет предреакционной статистики для продуктивных фермент-субстратных комплексов.

3 Результаты и обсуждение.

3.1 Общая характеристика структуры ПА в растворе.

3.2 Конформационная лабильность ПА.

3.2.1 Конформационные переходы в активном центре ПА.

3.2.2 Оценка энергии перехода из открытого в закрытое состояние.

3.3 Механизм действия пенициллинацилазы.

3.3.1 Структурные критерии предреакционного состояния.

3.3.2 Оценка влияния диффузии на связывание субстратов.

3.4 Гидролиз р-лактамных антибиотиков.

3.4.1 Параметризация пенициллина для силового поля OPLS-AA.

3.4.2 Продуктивный комплекс бензилпенициллина с ПА.

3.4.3 Связывание субстратов за пределами активного центра.

3.4.4 Механизм проникновения субстратов в активный центр.

3.4.5 Расчет кинетических параметров ферментативной реакции.

3.5 Синтез р-лактамных антибиотиков.

3.5.1 Параметризация Р-лактамных нуклеофилов.

3.5.2 Продуктивные комплексы Р-лактамных нуклеофилов (качественные результаты).

3.5.3 Структура ацилированного фермента.

3.5.4 Количественная оценка параметра нуклеофильности р.

3.5.5 Непродуктивное связывание нуклеофилов.

3.6 Гидролиз фенилацетильных производных аминокислот.

3.6.1 Общая характеристика исследуемых систем.

3.6.2 Продуктивное связывание энантиомерных субстратов.

3.6.3 Расчет констант Михаэлиса для N-фенилацетильных производных аминокислот.

3.6.4 Непродуктивное связывание N-фенилацетильных производных ароматических аминокислот.

3.6.5 Расчет каталитических констант.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение субстратной специфичности пенициллинацилазы методами молекулярного моделирования»

Актуальность проблемы. Пенициллинацилаза (ПА) известна как фермент, используемый в производстве р-лактамных антибиотиков. Научный интерес к ПА обусловлен уникальными каталитическими свойствами и механизмом катализа. На примере ПА из Е.соИ показано, что фермент обладает широкой субстратной специфичностью и может быть использован для решения задач тонкого органического синтеза. Однако несмотря на обилие экспериментальных данных, описывающих каталитические свойства фермента, надежное понимание молекулярного механизма фермент-субстратной специфичности до сих пор отсутствует. Изучение ПА методами теоретической химии представляет значительный интерес, так как с одной стороны, может дать важную информацию о молекулярных основах механизма действия ПА, и, с другой стороны, позволит использовать эту информацию для рационального дизайиа фермента.

Цель и задачи исследования Целью настоящей работы являлось использование методов молекулярного моделирования для решения следующих задач:

- изучения конформационной лабильности ПА из Е.соП;

- исследования связывания субстрата в реакции гидролиза р-лактамных антибиотиков;

- характеристики механизма связывания нуклеофила в реакции ацильного переноса на р-лактамные нуклеофилы;

- исследования субстратной специфичности ПА из Е.соП и механизма хи-ральной дискриминации в ряду М-фенилацетильных производных аминокислот и их модифицированных аналогов

Научная новизна. Методами молекулярной динамики (МД) впервые охарактеризованы конформационные изменения ПА и их влияние на механизм связывания субстратов и каталитические свойства фермента. С помощью молекулярной динамики и молекулярного докинга обнаружен и охарактеризован продуктивный сайт связывания пенициллина и впервые проведен анализ вклада положительно заряженных аминокислотных остатков в связывание субстрата. Предложена модель ферментативного гидролиза Р-лактамных антибиотиков, учитывающая непродуктивное связывание и конформацион-ную лабильность фермента на кинетические параметры реакции. Исследован механизм ацильного переноса на Р-лактамные нуклеофилы, катализируемого пенициллинацилазой, и выявлены факторы, влияющие на эффективность связывания нуклеофила, скорость превращения ацилфермента и накопление продуктов ацильного переноса. Впервые изучены особенности связывания энантиомеров Ы-фенилацетильных производных аминокислот и их модифицированных аналогов пенициллинацилазой. Охарактеризована роль заряженной группы и гидрофобного радикала в хиральной дискриминации энантиомеров субстрата. Показана важность упорядоченной структуры растворителя для связывания полярных групп субстратов и альтернативных центров связывания для хиральной дискриминации субстратов. Полученные результаты позволили количественно предсказать соотношение констант Михаэлиса для ферментативной реакции гидролиза энантиомеров.

Практическая значимость работы. С помощью методов молекулярного моделирования впервые реконструированы детали каталитического механизма синтеза и гидролиза р-лактамных антибиотиков, без которых описание кинетики действия такого промыш-ленно важного фермента, как ПА, является неполным. На основе разработанных молекулярных моделей предложен способ расчета кинетических параметров ферментативной реакции, позволяющий предсказывать эффективность связывания субстрата и его каталитического превращения. Разработанная методология молекулярного моделирования предоставляет возможность изучения субстратной специфичности ПА т яШсо и является основой для рационального дизайна ПА и других промышленных гидролаз.

1 Литературный обзор

Заключение диссертации по теме «Катализ», Строганов, Олег Валентинович

4 Основные результаты и выводы

1. Установлена роль открытой и закрытой конформацнй ПА из Е.соИ в каталитическом механизме фермента: в открытой конформации фермента облегчено связывание субстрата, в закрытой - протекание реакции.

2. В образование продуктивного комплекса ПА с БП и БПМЕ основной вклад вносят взаимодействия с остатками гидрофобного кармана, водородные связи амидной группы субстрата с остатками оксианионного центра, а также водородные связи карбонильного кислорода р-лактамного кольца с ЬЯ263 и ЬЫ388.

3. Обнаружены предпродуктивный и непродуктивный сайты связывания БП и БПМе, находящиеся за пределами активного центра ПА; энергия связывания субстрата в этих сайтах сопоставима с энергией продуктивного связывания. Учет этих комплексов необходим для количественного описания кинетики ферментативного гидролиза р-лактамных антибиотиков.

4. Основной вклад в продуктивное связывание нуклеофилов с ацилферментом вносят взаимодействия с остатками ЬЯ263 и Ь8386. Повышенная нуклеофиль-ность 7-АДЦК по сравнению с 6-АПК достигается за счет энергетически более выгодного взаимодействия с ферментом.

5. Изменение реакционной способности нуклеофилов в реакциях ацильного переноса от различных доноров ацильной группы (О-фенилглицинамида и фе-нилацетамида) обусловлено конформационным равновесием между открытой и закрытой формами ацилфермента: в открытой форме оксианионный центр менее устойчив, что приводит к снижению вероятности гидролиза при использовании О-фенилглицинамида как донора ацильной части.

6. Карбоксильная группа Ь-стереоизомеров Ы-фенилацетильных производных аминокислот образует прочные контакты с остатками Ы1263 и ЬС?23 посредством мостиковых молекул воды, которые играют определяющую роль в хи-ральной дискриминации отрицательно заряженных субстратов.

7. В связывание бокового радикала Ь-энантиомера субстрата основной вклад вносят остатки ЬР71 и аР146; мутации по данным остаткам наиболее перспективны для получения новых стереоселективных биокатализаторов. Связывание бокового радикала О-энантиомеров происходит менее специфично.

8. Для количественной интерпретации стереоселективности ПА в отношении Ы-фенилацетильных производных ароматических аминокислот необходим учет непродуктивного связывания субстратов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Строганов, Олег Валентинович, 2007 год

1. Швядас В.К. Ферментативный синтез и модификация ß-лактамных антибиотиков и пептидов. Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология, ВИНИТИ, 1988,7:148

2. Иммобилизованные ферменты. Изд-во МГУ, 1976, т. 2,221 -239

3. Burlingame R. Chapman P.J. Catabolism of phenylpropionic acid and its 3-hydroxy derivative by Escherichia coli. J. Bacteriol., 1983, 155:113-121

4. Sudhakaran, V.K., Deshpande, B.S., Ambedkar, S.S., Shewale, J.G. Molecular aspects of penicillin and cephalosporin acylases. Process Biochemistry, 1992,27:131-143.

5. Bruns W., Hoppe J., Tsai H., Brüning HJ., Maywald F., Collins J., Mayer H. Structure of the penicillin acylase gene from Escherichia coli: a periplasmic enzyme that undergoes multiple proteolytic processing. J. Mol. Appl. Genet. 1985,3:36-44.

6. Shewale J.D., Deshpande B.S., Sudhakaran V.K., Ambedkar S.S. Penicillin acylase: application and potential. Process Biochem. Int. 1990,25:97-103.

7. Kasche V., Lummer K., Nurk A., Piotraschke E., Rieks A., Stoeva S., Voelter W. Intramolecular autopro-teolysis initiates the maturation of penicillin amidase from E. Coli. Biochem. Biophys. Acta. 1999, 1433:76-86.

8. Roa A., Castillon M. P., Goble M. L., Virden R., Garcia J. L. New insights on the specificity of penicillin acylase. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1995,206:629-636.

9. Svedas V.K., Savchenko M.V., Beltser А.1., Guranda D.F. Enantioselective penicillin acylase-catalyzed reactions: factors governing substrate and stereospecificity of the enzyme. Ann. N.Y. Acad. Sei. 1996, 799:659-669.

10. Margolin A.L., Svedas V.K., Berezin I.V. Substrate specificity of penicillin amidase from E.coli. Biochim. Biophys. Acta, 1980,616:283-289.

11. Didziapetris R., Drabnig В., Schellenberger V., Jakubke H.-D., Svedas V.K. Penicillin acylase-catalyzed protection and deprotection of amino groups as a promising approach in enzymatic peptide synthesis. FEBSlett. 1991,287:31-33

12. Svedas V.K., Margolin A.L., Borisov I.L., Berezin I.V. Kinetics of the enzymatic synthesis of benzylpeni-cillin. Enzyme Microb. Technol. 1980,2:313-317.

13. Svedas V.K., Margolin A.L., Berezin I.V. Enzymatic synthesis of ß-lactam antibiotics: a thermodynamic background. Enzyme Microb. Technol. 1980,2:138-144.

14. Svedas V.K., Margolin A.L., Berezin I.V. Enzyme Engineering: Future Directions. Plenum Press, NY, 1980

15. Savchenko M.V., Beltser A.I., Guranda D.T., Svedas V.K. Substrate and stereospecificity of Penicillin acylase from Escherichia coli. Materials of the International Conference "Biocatalysis-95", Suzdal, 1995: 56.

16. Guranda D.T., Savchenko M.V., Beltser A.I., Svedas V.K. Substrate and stereospecificity of penicillin acylase from E.coli. Abstracts of Int. Conf. Biocatalysis-98: Fundamentals and applications, Pushchino, Russia, 1998. p,10.

17. Клесов A.A., Швядас B.K, Галаев И.Ю. Изучение топографии активного центра пенициллинамидазы из E.coli. 2. Роль гидрофобных взаимодействий в специфичности ингибирования фермента. Биоорг. Химия. 1977,3:800-805.

18. Швядас В.К, Марголин A.JT., Клесов A.A. Ферментативный синтез антибиотиков. Перенос ацильной группы на 6-аминопенициллановую кислоту, катализируемый пенициллинамидазой из E.coli. Кинетическое рассмотрение. Биоорг. Химия, 1977,3:654-661.

19. Done S.H., Brannigan J.A., Moody Р.С.Е., Hubbard R.E. Ligand-induced conformational change in penicillin acylase. J. Mol. Biol. 1998,284:463-475.

20. Chilov G.G., Guranda D.T., Svedas V.K. Hydrophobic effect in alcohol binding by the active site of penicillin acylases. Biochemistry (Moscow), 2000,65:963-966.

21. Гуранда Д.Т. Субстратная специфичность и стереоспецифичность пенициллинацилаз из Escherichia coli и Alcaligenes faecalis. Дисс. канд. хим. наук. М., МГУ, 2000.

22. Duggleby H.J., Tolley S.P., Hill С.Р., Dodson E.J., Dodson G., Moody P.C. Penicillin acylase has a sin-gle-amino-acid catalytic centre. Nature, 1995,373:264-268.

23. McVey C.E., Walsh M.A., Dodson G.G., Wilson K.S., Brannigan J.A. Crystal structure of penicillin acylase enzyme-substrate complexes: structural insights into the catalytic mechanism. J. Mol. Biol. 2001, 313:139-150.

24. Shamolina Т., Svedas V.K. Reactivation of Heterodimer and Individual Subunits of Penicillin Acylase from E. coli after Inactivation in Urea. Biochemistry (Moscow). 2000,65:672-676

25. Brannigan J.A., Dodson G., Duggleby H.J., Moody P.C., Smith J.L., Tomchick D.R., Murzin A.G. A protein catalytic framework with an N-terminal nucleophile is capable of self-activation. Nature, 1995, 378:416-419.

26. Чилов Г.Г., Сидорова A.B., Швядас B.K. Исследование механизма каталитического действия N-концевых гидролаз методами квантово-химического моделирования. Биохимия. 2007.72:615-621.

27. Morillas М., Goble M.L., Virden R. The kinetics of acylation and deacylation of penicillin acylase from Escherichia coli ATCC 11105: evidence for lowered pKa values of groups near the catalytic centre. Bio-chem.J. 1999,338:235-239

28. Weiner P.K., Kollman P.A. AMBER: assisted model building with energy refinement. A general program for modeling molecules and their interactions. J. Сотр. Chem. 1981.2:287-303

29. Brooks B.R., Bruccoleri R.E., Olafson B.D., States D.J., Swaminathan S., Karplus M. CHARMM: A program for macromolecular energy, minimization and dynamics calculations. J. Сотр. Chem. 1983.4:187217.

30. Jorgensen W.L., Maxwell D.S., Tirado-Rives J. Development and testing of the OPLS all-atom force field on conformational energetics and properties of organic liquids. J. Am. Chem. Soc. 1996. 118:1122511236

31. Jorgensen W.L., Tirado-Rives J. The OPLS Potential Functions for Proteins. Energy Minimizations for Crystals of Cyclic Peptides and Crambin. J. Am. Chem. Soc. 1998,110:1657-1666

32. Hockney, R.W., Goel, S.P.J., Eastwood J.W. Quiet high-resolution computer models of a plasma. J Comp. Phys. 1974,14:148-158

33. Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., van Guesteren W.F., DiNola A., Haak J.R. Molecular dynamics with coupling to an external bath. J. Chem. Phys. 1984,81:3684-3690.

34. Bekker H., Dijkstra E. J., Renardus M.K.R., Berendsen H.J.C. An Efficient, Box Shape Independent Non-Bonded Force and Virial Algorithm for Molecular Dynamics. Mol. Sim. 1995,14:137-152.

35. Berendsen H.J.C., van der Spoel. D., van Drunen R. GROMACS: A message-passing parallel molecular dynamics implementation, Comp. Phys. Comm., 1995,91:43-56.

36. Shirts M.R., Pande V.S. Mathematical Analysis of Coupled Parallel Simulations. Phys. Rev. Letters. 2001, 86,4983-4987

37. Hiller, R., Zhou, Z.H., Adams, M.W.W., Englander, S.W. Stability and dynamics in a hyperthermophilic protein with melting temperature close to 200°C. Proc. Natnl. Acad. Sei. USA. 1997,94,11329-11322

38. Tironi I.G., Sperb R., Smith P.E., van Gunsteren W.F.A. A generalized reaction field method for molecular dynamics simulations. J. Chem. Phys. 1995,102:5451-5459.

39. Elber R., Ghosh A., Canderas A. Long Time Dynamics of Complex Systems. Acc. Chem. Res. 2002, 35:396-403.

40. Feenstra K.A., Hess B., Berendsen H.J.C. Improving efficiency of large time-scale molecular dynamics simulations of hydrogen-rich systems. J. Comp. Chem. 1999,20:786-798.

41. Hess B., Bekker H., Berendsen H.J.C., Fraaije J.G.E.M. LINCS: A linear constraint solver for molecular simulations. J. Comp. Chem. 1997,18:1463-1472.

42. Ryckaert J.P., Ciccotti G., Berendsen H.J.C. Numerical integration of the cartesian equations of motion of a system with constraints: molecular dynamics of n-alkanes. J. Comp. Phys. 1977,23:327-341.

43. Miyamoto S., KoIIman P.A. Settle: An analytical version of the SHAKE and RATTLE algorithm for rigid water models. J. Comp. Chem. 1992,13:952-962.

44. Van der Spoel D., Lindahl E., Hess B., van Buuren A.R., Apol E., Meulenhoff P.J., Tieleman D.P., Sijbers A.L.T.M., Feenstra K.A., van Drunen R., Berendsen, H.J.C. Gromacs User Manual version 3.2. 2004, www.gromacs.org.

45. Morris G.M. Goodsell D.S., Halliday R.S., Huey R., Hart W., Belew R.K., Olson A.J. Automated docking using a Lamarkian genetic algorithm and an empirical binding free energy function. J. Comp. Chem., 1998,19:1639-1662.

46. Mehler E.L., Solmajer T. Electrostatics effects in proteins: comparison of dielectric and charge models. Prot. Eng., 1991.8:903-910.

47. Goodford P.J. A computational procedure for determining energetically favourabe binding sites on biologically important macromolecules. J. Med. Chem. 1985.28:849-857.

48. Goodsell, D.S., Olson, A.J. Automated docking of substrates to proteins by simulated annealing. Prot.: Struc., Func., Gen., 1990,8:195-202.

49. Solis F.J., Wets R.J.-B. Minimization by random search techniques. Math. Oper. Res. 1981.6:19-30

50. Gohlke H., Klebe G. Approaches to the Description and Prediction of the Binding Affinity of Small-Molecule Ligands to Macromolecular Receptors. Angew. Chem. Int Ed., 2002,41:2644-2676.

51. Free Energy Calculations in Rational Drug Design. Ed.: Rami M.R., Erion M.D. Springer, 2001.

52. Shirts M.R., Pande V.S., Comparison of efficiency and bias of free energies computed by exponential averaging, the Bennett acceptance ratio, and thermodynamic integration. J. Chem. Phys., 2005,122:144107.

53. Straatsma T.P., McCammon J.A. Multiconfiguration thermodynamic integration. J. Chem. Phys., 1991, 95:1175-1178

54. Pearlman D.A., Kollman P.A., The Lag Between the Hamiltonian and the System Configuration in Free Energy Perturbation Calculations. J. Chem. Phys. 1989, 91:7831-7839

55. Hendrix D.A., Jarzynski C. J. Chem. Phys. A "fast growth" method for computing free energy differences. 2001,114:5974

56. Villa A., Mark A.E. Calculation of the Free Energy of Solvation for Neutral Analogs of Amino Acids Side Chains. J. Comp. Chem. 2002,23:548-553.

57. Liu H., Mark A.E., van Gunsteren W.F. Estimating the Relative Free Energy of Different Molecular States with Respect to a Single Reference State. J. Chem. Phys. 1996,100:9485.

58. Schafer H., van Gunsteren W.F., Mark A.E. Estimating relative free energies from a single ensemble: hydration free energies. J. Comp. Chem., 1999,20(15): 1605-1617.

59. Oostenbrink C., van Gunsteren W.F. Free energies of ligand binding for structurally diverse compounds. Proc. Nat. Acad. Sci. 2005, 102(19):6750-6754.

60. Lee F.S., Chu Z.Z., Bolger M.B., Warshel A. Calculations of antibody-antigen interactions: microscopic and semi-microscopic evaluation of the free energies of binding of phosphorylcholine analogs to McPC603. Prot. Eng. 1992,5:215-228.

61. Warshel A. Dynamics of reactions in polar solvents: semiclassical trajectory studies of electron-transfer and proton-transfer reactions. J. Phys. Chem. 1982,86:2218-2224.

62. Sham Y.Y., Chu Z.T., H. Tao, A. Warshel. Examining metods for calculations of binding free energies: LRA, LIE, PDLD-LRA, and LDLD/S-LRA calculations of ligands binding to an HIV Protease. Prot.: Struc., Func., Gen. 2000,39:393-407.

63. Aqvist J., Medina C., Samuelsson J.-E. A new method for predicting binding affinity in computer-aided drug design. Prot. Eng. 1994,7:385-391.

64. Hansson T., Marelius J., Aqvist J. Ligand binding affinity prediction by linear interaction energy methods. J. Comput. Aided Mol. Des. 1998,12:27.

65. Wall I.D., Leach A.R., Salt D.W., Ford M.G., Essex J.W. Binding constants of neuraminidase inhibitors: An investigation of the linear interaction energy method. J. Med. Chem. 1999,42:5142.

66. Carlson H.A., Jorgensen W.K. An extended linear response method for determining free energies of hydration. J. Phys. Chem. 1995,99:10667.

67. Su Y., Gallicchio E., Das K., Arnold E., Levy R.M. Linear Interaction Energy (LIE) models for ligand binding in implicit solvent: Theory and Application to the binding of NNRTIs to HIV-1 Reverse Transcriptase. J. Chem. Theory Comput., 2007,3:256-277.

68. Hermans J,. Wang L. Inclusion of loss of translational and rotational freedom in theoretical estimates of free energies of binding: application to a complex of benzene and mutant T4 lysozyme. J. Am. Chem. Soc. 1997,119:2707-2714.

69. Lee B., Richards F.M. The interpretation of protein structures: Estimation of static accessibility. J. Mol. Biol. 1971,55:379-380.

70. Hermann R.B. Theory of hydrophobic bonding. II. Correlation of hydrocarbon solubility in water with solvent cavity surface area. J. Phys. Chem. 1972,76:2754.

71. Sitkoff D., Sharp K.A., Honig B. Accurate calculation of hydration free energies using macroscopic solvent models. J. Phys. Chem. 1994,98:1978.

72. Lavigne P., Bagu J.R., Boyko R., Willard L., Holmes C.F.B., Sykes B.D. Structure-based thermodynamic analysis of the dissociation of protein phosphatase-1 catalytic subunit and microcystin-LR docked com-plexed. Prot. Sci., 2000.9:252-264.

73. Stouten P.F.W., Frommel C., Nakamura H., Sander C. An effective salvation term based on atomic occupancies for use in protein simulations. Mol. Simul., 1993,10:97-120.

74. N.A. Baker. Poisson-Boltzmann methods for biomolecular electrostatics. Methods in Enzymology. 2004. 383:94-118

75. Bashford D., Case D.A. Generalized Born models of macromolecular solvation effects. Annu. Rev. Phys. Chem. 2000. 51:129-152

76. Mehler E.L., Fuxreiter M., Simon I., Garcia-Moreno B.E. The role of hydrophobic microenvironments in modulating pKa shifts in proteins. Prot.: Struc., Func., Gen. 2002,48:283-292.

77. Li X., Hassan S.A., Mehler E.L. Long dynamics simulations of proteins using atomistic force fields and continuum representation of solvent effects: calculation of structural and dynamic properties. Proteins. 2005,60:464-484.

78. Kuhn В., Gerber P., Schulz-Gasch Т., Stahl M. Validation and use of the MM-PBSA approach for drug discovery. J. Med. Chem. 2005.48:4040-4048.

79. Petukhov M., Cregut D., Soares C.M., Serrano L. Local water bridges and protein conformational stability. Prot. Sci. 1999.8:1982-1989.

80. Bohm H.J. The development of a simple empirical scoring function to estimate the binding constant for a protein-ligand complex of known three-dimensional structure. J. Comput. Aided. Mol. Design. 1994. 8:243-256.

81. Gohlke H., Hendlich M., Klebe G. Knowledge-bases scoring function to predict protein-ligand interactions. J. Mol. Biol. 2000.295:337-356.

82. Mehler E.L., Guarnieri F. A self-consistent, microenvironment modulated screened coulomb potential approximation to calculate pH-dependent electrostatic effects in proteins. Biophys. J. 1999.75:3-22

83. Панченков Г.М., Лебедев В.П. Химическая кинетика и катализ. М., Химия, 1974

84. Warshel A., Levitt М., Theoretical studies of enzymic reaction: dielectric, electrostatic and steric stabilization ofthe carbonium ion in the reaction of lysozyme. J. Mol. Biol. 1976.103:227

85. Field M.J., Bash P.A., Karplus M. Combined Quantum Mechanical and Molecular Mechanical potential for molecular dynamics simulations. J. Сотр. Chem. 1990,11:700.

86. Thole B.T., van Duijnen P.T. On the quantum-mechanical treatment of solvent effects. Theor. Chim. Acta. 1979. 50:307.

87. Bakowies D., Thiel W. Hybrid models for combined Quantum Mechanical and Molecular Mechanical approaches. J. Phys. Chem. 1996.100:10580-10594.

88. Klahn M., Braun-Sand S., Rosta E., Warshel A. On possible pitfalls in ab initio QM/MM minimization approaches for studies of enzymatic reactions. J. Phys. Chem. B. 2005.109:15645-15650.

89. Aqvist J. Warshel A. Simulation of enzyme reactions using valence bond force fields and other hybrid quantum/classical approaches. Chem. Rev. 1993.93:2523-2544

90. Warshel A. Computer modeling of chemical reactions in enzymes and solutions. Wiley, NY, 1991.

91. Villa J., Warshel A. Energetics and dynamics of enzymatic reactions. J. Phys. Chem. B. 2001. 33:78877907

92. Bruice T.C., Lighstone F.C. Ground state and transition state contributions to the rates of intramolecular and enzymatic reactions. Acc. Chem. Res. 1999.32:127-136.

93. Zhang X., Bruice T.C. The proficiency of a thermophilic chorismate mutase enzyme is solely through an entropic advantage in the enzyme reaction. Proc. Nat, Acad. Sci. 2005.102:18356-18360

94. Mazumder-Shivakumar D., Bruice T.C. Molecular dynamics studies of ground state and intermediate of the hyperthermophilic indole-3-gIycerol phosphate synthase. Proc. Nat. Acad. Sci. 2004. 101:1437914384.109 http://www.gromacs.org/

95. Shmidt M.W., Baldringe K.K., Boatz J.A., Elbert S.T., Gordon M.S., Jensen J.H., Koseki S„ Matsunaga N., Nguyen K.A., Su S.J., Windus T.L. General Atomic and Molecular Electronic Structure System. J. Сотр. Chem., 1993,14:1347-1363.

96. Granovsky A.A., http://classic.chem.msu.su/gran/gamess/index.html112 http://autodock.scripps.edu/

97. Guex, N., Peitsch, M.C. SWISS-MODEL and the Swiss-Pdb Viewer: An environment for comparative protein modeling. Electrophoresis, 1997,18:2714-2723114 http://cn .expasy.org/spdbv/115 http://www.molmodel.ru

98. Humphrey W., Dalke A., Schulten K. VMD Visual Molecular Dynamics. J. Molec. Graphics. 1996, 14:33-38117 http://www.ks.uiuc.edu/Research/vmd/

99. Kim Y., Hoi W.G.J. Structure of cephalosporin acylase in complex with glutaryI-7-aminocephalosporanic \ acid and glutarate: insight into the basis of its substrate specificity. Chem. Biol. 2001.8:1253-1264.

100. Stroganov O.V., Chilov G.G., Svedas V.K. Force field parametrization for 6-aminopeniciIlanic acid. J. Mol. Struc (THEOCHEM), 2003, 631:117-125.

101. Буханов A.JI. Катализируемый пенициллинацилазой синтез р-лаетамньгх антибиотиков в высококонцентрированных водных системах. Канд. дисс. Хим. ф-т МГУ. М. 2005.

102. Youshko M.I., Chilov G.G., Shcherbakova Т.А., Svedas V.K. Quantitative characterization of the nucleo-phile reactivity in penicillin acylase-catalyzed acyl transfer reactions. Biochim. Biophys. Acta. 2002. 1599:134-140

103. Диджяпетрис Р.И. Физико-химическое исследование реакций синтеза и гидролиза N-фенилацетильных производных аминокислот, их эфиров и пептидов, катализируемых пенициллинацилазой. Канд. дисс. Хим. ф-т МГУ. М. 1992.