Моделирование антиоксидантных комплексных частиц на основе ионов 3d-элементов и активного центра цитохрома с
УДК 544.3+544.473, 53.072
Аннотация
Представлены результаты компьютерного моделирования процесса переноса электрона от супероксид-иона к модельным частицам, построенным на основе активного центра цитохрома с путем замены иона железа в активном центре на ионы других 3d-металлов с валентностью (III) — хрома, марганца, кобальта и никеля. Проведен топологический анализ электронной плотности по Бейдеру модельных комплексных частиц с дальнейшей характеристикой взаимодействий связей центрального атома и лигандов. Рассчитаны энергии реорганизации, энергии активации и константы скорости переноса электрона в континуальной диэлектрической среде от супероксид-иона на металлокомплекс с использованием теории Маркуса. Расчеты выполнены в программном пакете ORCA 5.0.2 с использованием континуальной модели растворителя CPCM с функционалом плотности PBE в базисных наборах def2-TZVPD для супероксид-иона и def2-SVP для моделей активных центров.
Показано, что потенциальными антиоксидантными свойствами по отношению к супероксид-иону обладают комплексные частицы на основе железа (III) и никеля (III). Более всего антиоксидантные свойства выражены у комплекса железа (III).
Скачивания
Литература
Delinois L.J., De Leon-Velez O., Vazquez-Medina A., et al. Cytochrome C: Using Biological Insight Toward Engineering an Optimized Anticancer Biodrug // Inorganics. 2021. Vol. 9. P. 83.
Pereverzev M.O., Vygodina T.V., Konstantinov A.A., Skulachev V.P. Cytochrome C, an Ideal Antioxidant // Biochemical Society Transactions. 2003. Vol. 31. P. 1312-1315.
Hu H., Hone E.A., Provencher E.A.P, et al. MiR-34a Interacts with Cytochrome C and Shapes Stroke Outcomes // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. P 3233.
Yang G., Wu L., Chen S., et al. Mitochondrial Dysfunction Resulting from Loss of Cytochrome C Impairs Radiation-Induced Bystander Effect // British Journal of Cancer. 2009. Vol. 12. P. 1912-1916.
Martin D.S., Lonergan PE., Boland B., et al. Apoptotic Changes in the Aged Brain are Triggered by Interleukin-1Be-ta-Induced Activation of p38 and Reversed by Treatment with Eicosapentaenoic Acid // Journal of Biological Chemistry. 2002. Vol. 37. P. 34239-34246.
Lee J.Y., Park Y., Pun S., et al. Real-Time Investigation of Cytochrome C Release Profiles in Living Neuronal Cells Undergoing Amyloid Beta Oligomer-Induced Apoptosis // Nanoscale. 2015. Vol. 7. P. 10340-10343.
Соколов В.О., Морозова Н.В., Флоренцева С.С. и др. Оценка влияния препарата Цитохром С на восстановление зрительных функций у больных с помутнениями роговицы после перенесенных кератитов // Офтальмологические ведомости. 2017. № 10. C. 79-86.
Зорькина А.В., Дорогов Н.В., Гераськин А.Е. Влияние антигипоксиканта цитохрома с на процессы перикисного окисления дипидов при гиподинамии // Актуальные проблемы современного здравоохранения и медицины. 2001. № 2. С. 86-89.
Neese F. Software Update: the ORCA Program System, Version 4.0 // Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science. 2017. Vol. 8. P 1327.
Perdew J.P, Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Physical Review Letters. 1996. Vol. 77. P. 3865.
Weigend F., Ahlrichs R. Balanced Basis Sets of Split Valence, Triple Zeta Valence and Quadruple Zeta Valence Quality for H to Rn: Design and Assessment of Accuracy // Physical Chemistry Chemical Physics. 2007. Vol. 7. P. 3297.
Weigend F. Accurate Coulomb-Fitting Basis Sets for H to Rn // Physical Chemistry Chemical Physics. 2006. Vol. 8. P. 1057-1065.
Caldeweyher E., Bannwarth C., Grimme S. Extension of the D3 Dispersion Coefficient Model // The Journal of Chemical Physics. 2017. Vol. 147. P 034112.
Cossi M., Rega N., Scalmani G., et al. Energies, Structures, and Electronic Properties of Molecules in Solution with the CPCM Solvation Model // Journal of Computational Chemistry. 2003. Vol. 24. P 669-681.
Marcus R.A., Sutin N. Electron Transfers in Chemistry and Biology // Biochimica et Biophysica Acta. 1985. Vol. 811 (3). P. 265-322.
Ryabykh A.V, Maslova O.A., Beznosyuk S.A. Mechanisms of Docking of Superoxide Ions in the Catalytic Cycle of Manganese and Iron Superoxide Dismutases // Eurasian Journal of Chemistry. 2023. Vol. 111 (3). P 104-113.
Lu T., Chen F. Multiwfn: A Multifunctional Wavefunction Analyzer // Journal of Computational Chemistry. 2012. Vol. 33 (5). P. 580-592.
References
Delinois L.J., De Leon-Velez O., Vazquez-Medina A., et al. Cytochrome C: Using Biological Insight Toward Engineering an Optimized Anticancer Biodrug. Inorganics. 2021. Vol. 9. P. 83.
Pereverzev M.O., Vygodina T.V., Konstantinov A.A., Skulachev V.P. Cytochrome C, an Ideal Antioxidant. Biochemical Society Transactions. 2003. Vol. 31. P. 1312-1315.
Hu H., Hone E.A., Provencher E.A.P, et al. MiR-34a Interacts with Cytochrome C and Shapes Stroke Outcomes. Scientific Reports. 2020. Vol. 10. P 3233.
Yang G., Wu L., Chen S., et al. Mitochondrial Dysfunction Resulting from Loss of Cytochrome C Impairs Radiation-Induced Bystander Effect. British Journal of Cancer. 2009. Vol. 12. P. 1912-1916.
Martin D.S., Lonergan PE., Boland B., et al. Apoptotic Changes in the Aged Brain are Triggered by Interleukin-1Be-ta-Induced Activation of p38 and Reversed by Treatment with Eicosapentaenoic Acid. Journal of Biological Chemistry. 2002. Vol. 37. P. 34239-34246.
Lee J.Y., Park Y., Pun S., et al. Real-Time Investigation of Cytochrome C Release Profiles in Living Neuronal Cells Undergoing Amyloid Beta Oligomer-Induced Apoptosis. Nanoscale. 2015. Vol. 7. P. 10340-10343.
Sokolov V.O., Morozova N.V, Flor-rentseva S.S. et al. Evaluation of the Effect of Cytochrome C Drug on the Restoration of Visual Functions in Patients with Corneal Opacities After Keratitis. Ophthalmologicheskie Vedomosti. 2017. Vol. 10. P. 79-86. (In Russ.).
Zorkina A.V, Dorogov N.V, Geraskin A.E. The Effect of Cytochrome C Antihypoxant on the Processes of Peroxide Oxidation of Dipides in Hypodynamia. Actual Problems of Modern Healthcare and Medicine. 2001. Vol. 2. P. 86--89. (In Russ.).
Neese F. Software Update: the ORCA Program System, Version 4.0. Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science. 2017. Vol. 8. P 1327.
Perdew J.P, Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple. Physical Review Letters. 1996. Vol. 77. P. 3865.
Weigend F., Ahlrichs R. Balanced Basis Sets of Split Valence, Triple Zeta Valence and Quadruple Zeta Valence Quality for H to Rn: Design and Assessment of Accuracy. Physical Chemistry Chemical Physics. 2007. Vol. 7. P 3297.
Weigend F. Accurate Coulomb-Fitting Basis Sets for H to Rn. Physical Chemistry Chemical Physics. 2006. Vol. 8. P. 1057-1065.
Caldeweyher E., Bannwarth C., Grimme S. Extension of the D3 Dispersion Coefficient Model. The Journal of chemical physics. 2017. Vol. 147. P. 034112.
Cossi M., Rega N., Scalmani G., et al. Energies, Structures, and Electronic Properties of Molecules in Solution with the CPCM Solvation Model. Journal of Computational Chemistry. 2003. Vol. 24. P. 669-681.
Marcus R.A., Sutin N. Electron Transfers in Chemistry and Biology. Biochimica et Biophysica Acta. 1985. Vol. 811 (3). P. 265-322.
Ryabykh A.V, Maslova O.A., Beznosyuk S.A. Mechanisms of Docking of Superoxide Ions in the Catalytic Cycle of Manganese and Iron Superoxide Dismutases. Eurasian Journal of Chemistry. 2023. Vol. 111(3). P. 104-113.
Lu T., Chen F. Multiwfn: A Multifunctional Wavefunction Analyzer. Journal of Computational Chemistry. 2012. Vol. 33 (5). P. 580-592.
Copyright (c) 2025 Андрей Валерьевич Рябых, Ольга Андреевна Маслова, Екатерина Александровна Борисова, Мария Андреевна Акелькина, Сергей Александрович Безносюк
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
