Синтез негемовых комплексов железа-структурных моделей активных центров железосодержащих ферментов

• Автор: Трухан, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Метаплоферменты содержащие в активном центре ркарбоксилато биядерные кластеры железа. Строение и физнкохнмнчсскис свойства

1.1.1. Гемеритрин

1.1.2. Рибонуклеотидредуктаза

1.1.3. Метанмонооксигеназа.

1.1.4. Другие биядерные железосодержащие фермегш

1.1.5. Структурные черты, важные для адекватного моделирования биядерных металлобиоцентров
1.2. Биядерные рОксоцкарбоксилатные комплексы железа как модели биядерных оксидоредуктаз

1.2.1. Структуры простых биядерных комплексов

1.2.2. Методы синтеза биядерных комплексов.

1.2.3. Реакция обмена моешковых лигандов.
1.2.4. Лиганды содержащие конвергентную пару жесткосвязанных карбокенлатов.
1.2.5. Каркасиые лиганды н комплексы на их основе
1.2.5.1. Каркасные лиганды без мостикообразующей группы
1.2.5.2. Феноксо и алкоксомосгиковые каркасные лиганды
1.3. Физикохимические методы исследования биядерных ркарбоксилато комплексов железа III.
1.3.1. Электронные спектры поглощения
1.3.2. Инфракрасные и Романовские спектры
1.3.3. Магнитные свойства
1.3.4. Протонный магнитный резонанс
1.3.5. Мессбауэровская спектроскопия.
1.3.6. Электрохимия
1.3.7. Массспекгрометрия
1.4. Заключение.
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Оптимизация структур комплексов.
2.2. Синтез лигандов
2.3. Синтез комплексов
2.4. Спектры Мессбаузра.
2.5. Электрохимические измерения
2.6. Рентгеноструктурные исследования.
2.7. ЯМР спектры
2.8. Электроспрей массспекгрометрия
ГЛАВА 3. ОБСУЖДЕНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ
3.1. Конструирование и оптимизация структур лигандов и ко.мплексов.
3.2. Синтез каркасных лигандов
3.3. Исследование реакций комплексообразования лигандов с жслсзомШ
3.3.1. Лиганды содержащие азотные терминальные доноры
3.3.2. Лиганды содержащие азотные и кислородные терминатьные доноры
3.4. Строение и физикохимические свойства комплексов железа на основе каркасных лигандов
3.4.1. Трехъядерный комплекс на основе 2пирид2илметокснбензойной кислоты РВА.
3.4.2. Биядерные комплексы на основе ,2дипирил6илметоксибеизойной кислоты ОВА. и 2,6дн2,2дипирид6илмстоксибснзойной кислоты Ж
3.4.3. Биядерные комплексы на основе 2,6бис3Ы1ди2пнриднлметиламинопропоксибснзоата ОРАВ.
3.4.4. Биядерные комплексы на основе 2,6ди2ди2пиридилметиламиномегндбензилоксибензойной кислоты ЭРА В В
3.4.5. Строение и физикохимические свойства трехъядерного и биядерного комплексов железаШ на основе ОРСРА, содержащего терминальные кислородные
доноры.
3.5. Электроноакцепторные свойства комплексов
4. Выводы.
5. Список условных сокращений.
6. Литература.
Актуальность


Однако подобные модели не адекватны структуре активного центра ММО или РНР. Для стабилизации единицы также использовались бинуклсирующне лиганды, в которых герминальные группы связывались посредством соединительных фрагментов, не содержащих мосгикообразующих групп. С целью получения более адекватных моделей нсгемовых биядерных центров представлялось интересным сконструировать принципиально новые каркасные лиганды, в которых терминальные группы были бы связаны с будущим карбоксилатным мостиком. При этом работа по синтезу каркасных лигандов с иммобилизованным карбоксилагом и различными терминальными донорнымн руинами и изучение реакций этих лигандов с ионами железа позволила бы прояснить влияние различных донорных групп на физикохимические свойства синтезируемых комплексов, а так же на возможность выделения биядерных комплексов определенного строения. ГЛАВА I. Металлофермешы, содержащие в активном центре роксоркнрбокенлаго бнядернме кластеры железа. В последнее время биядериые металлоферменты вызывают большой интерес изза их широкого распространения в природе, где они выполняют различные каталитические функции. Среди них такие ферменты как негемовый переносчик кислорода гемеритрин ГР, окислительновосстановительные ферменты рибонуклсотилредуктаза 1 и метанмопооксигеназа ,0,I извесгны тем, что они используют биядерные карбоксилатмостиковыс кластеры железа III для связывания и активации кислорода. Активные центры этих ферментов содержат два атома металла, соединенные, по крайней мере, одним эндогенным карбоксилатным мостиком, представленным оаминокислотным фрагментом асиарагииовой или глутаминовой кислоты, ялзяюшейся частью полипептидной матрицы. В качестве дополнительных мостиков могут участвовать один или два кислородных фрагмента, представленных остатками экзогенной воды О, ОН, НО. Несмотря на их структурное сходство, эти ферменты обладают поразительным функциональным разнообразием. Структуры димсталличсских центров этих ферментов были изучены спектроскопическими и магнитными методами, а позднее для ГР , РНР и ММОТ стали доступны рентгеновские структуры. Все они подтвердили выводы о строении активных центров, сделанные на основе спектральных данных. Синтетические работы за последние лет продемонстрировали, что эти цоксобисцкарбокснлато и роксоцкарбокснлато комплексы склонны к спонтанной самосборке в водных условиях с различными терминальными лигандами. Именно стабильность этой частицы, повидимому, обусловила сс широкое распространение в природе, де в качестве лигандов участвуют боковые функции аминокислот. Среди них наиболее распространенные тиолат цистеииа. Гемеритрин. Гемеритрин негемовый переносчик кислорода, содержащий цоксоркарбоксилато кластер железа на каждую субъединицу. Этот псевдофермент был выделен из множества морских беспозвоночных. Хотя ГР чаще встречается как октамер, так же известны мономерная миогемеритрин, димерная, тримерная и тетрамерная формы. Рентгеновская структура высокого разрешения доступна для азидометГР и азидомстмио ГР, где азид анион ГчУ связан с железом но тому месту, которое в окси ГР занято кислородом. Как показано на рисунке 1, структура состоит из двух октаэдрически координированных атомов железа, соединенных роксо и двумя мостиковыми карбоксилатнмми группами. Последние принадлежат остаткам аспарагиновой и глутаминовой аминокислот иолипептндной цепи. Три терминальные позиции на одном атоме и две на другом заполнены имидазольными группами гистилинового лиганда. Азид ион завершает октаэдрическую координационную сферу второго атома железа. Деокси и окси ГР, согласно рентгеноструктурным данным, имеют пяти координированное железо с вакантным местом, занятым монодентатно дикислородом в окси форме протеина. Атомы железа находятся на расстоянии приблизительно 3. А. Во всех формах гемеритрпна таб. Короткое расстояние 1. А Ре н длина 2. А оставшихся РеО и еК связей согласуются с присутствием высокоспинового 1 роксо кластера железа 1 в окисленной форме. Таблица 1. Средние длины сидей и углы рашгошх форм гемеритрина1 . Ре 2. Рс 1. Рис. I. Схема биядсрносо Цегтра азидомст ГР.