Enzyme Tunnel Dynamics and Catalytic Mechanism of Norcoclaurine Synthase: Insights from a Combined LiGaMD and DFT Study

机制(生物学) ATP合酶 动力学(音乐) 催化作用 化学 分子动力学 生物物理学 计算化学 生物化学 生物 物理 量子力学 声学
作者
Xujian Wang,H. Liu,Jingyao Wang,Le Chang,Jiayang Cai,Zexuan Wei,Jia-Yu Pan,GU Xiao-hui,Wan‐Lu Li,Jiahuang Li
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry B [American Chemical Society]
卷期号:128 (39): 9385-9395 被引量:1
标识
DOI:10.1021/acs.jpcb.4c04243
摘要

This study conducts a systematic investigation into the catalytic mechanism of norcoclaurine synthase (NCS), a key enzyme in the biosynthesis of tetrahydroisoquinolines (THIQs) with therapeutic applications. By integration of LiGaMD and DFT calculations, the reaction pathway of NCS is mapped, providing detailed insights into its catalytic activity and selectivity. Our findings underscore the critical role of E103 in substrate capture and reveal the hitherto unappreciated influence of nonpolar residues M183 and L76 on tunnel dynamics. A prominent discovery is the identification of a high-energy barrier (44.2 kcal/mol) associated with the aromatic electrophilic attack, which pinpoints the rate-limiting step. Moreover, we disclose the existence of dual transition states leading to different products with the energetically favored six-membered ring formation consistent with experimental evidence. These mechanistic revelations not only refine our understanding of NCS but also advocate for a renewed emphasis on enzyme tunnel engineering for optimizing THIQs biosynthesis. The research sets the stage for translating these findings into practical enzyme modifications. Our results highlight the potential of NCS as a biocatalyst to overcome the limitations of current synthetic methodologies, such as low yields and environmental impacts, and provide a theoretical contribution to the efficient, eco-friendly production of THIQs-based pharmaceuticals.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
科研通AI5应助张才豪采纳,获得10
3秒前
冲冲超人发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
LHL发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
小鸣完成签到 ,获得积分10
4秒前
7秒前
7秒前
蜗牛发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
11秒前
ZzzZzH发布了新的文献求助10
12秒前
Dr_zsc发布了新的文献求助10
13秒前
科研通AI2S应助旷野采纳,获得10
16秒前
16秒前
英俊的铭应助虎嗅蔷薇采纳,获得10
16秒前
酷波er应助小米采纳,获得10
17秒前
ProfCTS应助ff采纳,获得10
18秒前
CYY发布了新的文献求助10
19秒前
20秒前
charcy发布了新的文献求助10
23秒前
风至完成签到,获得积分10
27秒前
赘婿应助老肥采纳,获得10
28秒前
28秒前
iNk应助ZzzZzH采纳,获得10
32秒前
zho应助taotao采纳,获得10
33秒前
33秒前
雨洋发布了新的文献求助10
34秒前
35秒前
modernfamilyfan完成签到,获得积分20
36秒前
37秒前
37秒前
老肥发布了新的文献求助10
39秒前
gangstashit发布了新的文献求助10
39秒前
WOLF发布了新的文献求助10
42秒前
cc发布了新的文献求助10
42秒前
43秒前
祺王862完成签到,获得积分10
44秒前
45秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
ISCN 2024 – An International System for Human Cytogenomic Nomenclature (2024) 3000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
T/CAB 0344-2024 重组人源化胶原蛋白内毒素去除方法 1000
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3775727
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3321329
关于积分的说明 10204919
捐赠科研通 3036310
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1666031
邀请新用户注册赠送积分活动 797258
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 757783