Computer modeling of the catalytic activity of coupled binuclear copper enzymes
| Thesis title in Czech: | Počítačové modelování katalytické aktivity enzymů s dvěma ionty mědi v aktivním místě |
|---|---|
| Thesis title in English: | Computer modeling of the catalytic activity of coupled binuclear copper enzymes |
| Key words: | metaloenzymy, aktivní místa enzymů s dvěma spřaženými ionty mědi, ionty mědi, QM/MM výpočty, hydroxylace fenolů |
| English key words: | metalloenzymes, coupled binuclear copper active sites, QM/MM calculations, phenol hydroxylation |
| Academic year of topic announcement: | 2022/2023 |
| Thesis type: | diploma thesis |
| Thesis language: | angličtina |
| Department: | Department of Physical and Macromolecular Chemistry (31-260) |
| Supervisor: | prof. Mgr. Lubomír Rulíšek, DSc. |
| Author: | hidden - assigned and confirmed by the Study Dept. |
| Date of registration: | 20.10.2022 |
| Date of assignment: | 20.10.2022 |
| Confirmed by Study dept. on: | 27.01.2023 |
| Date of electronic submission: | 17.05.2024 |
| Date of proceeded defence: | 11.06.2024 |
| Opponents: | RNDr. Martin Srnec, Ph.D., DSc. |
| Advisors: | Agnieszka Stańczak, Ph.D. |
| Guidelines |
| Kvantová chemie Fyzikální chemie III - Molekulová struktura a spektroskopie Teoretické základy moderních spektroskopických metod Fyzikální chemie IV - Statistická termodynamika a molekulové simulace |
| References |
| Edward I. Solomon, David E. Heppner, Esther M. Johnston, Jake W. Ginsbach, Jordi Cirera, Munzarin Qayyum, Matthew T. Kieber-Emmons, Christian H. Kjaergaard, Ryan G. Hadt, and Li Tian: Copper Active Sites in Biology. Chem. Rev. 2014, 114, 7, 3659–3853 Kipouros, I.; Stańczak, A.; Ginsbach, J. W.; Andrikopoulos, P. C.; Rulíšek, L.; Solomon, E. I.: Elucidation of the tyrosinase/O2/monophenol ternary intermediate that dictates the monooxygenation mechanism in melanin biosynthesis. Proc. Natl. Acad. Sci. 2022, 119, e2205619119. Stańczak, A.; Chalupský, J.; Rulíšek, L.; Straka, M.: Comprehensive Theoretical View of the [Cu2O2] Side-on-Peroxo-/Bis-μ-Oxo Equilibria. ChemPhysChem 2022, 23, e202200076. Kipouros, I.; Stańczak, A.; Culka, M.; Andris, E.; Machonkin, T. R.; Rulíšek, L.; Solomon. E. I.: Evidence for H-bonding interactions to the m-h2:h2-peroxide of oxy-tyrosinase that activate its coupled binuclear copper site. Chem. Commun. 2022, 58, 3913‑3916. |
| Preliminary scope of work |
| Budou studovány reakční mechanismy vybraných metaloenzymů obsahujících dva ionty mědi v aktivním místě: katechol oxidázy a enzymu NspF. Ve spolupráci s kolegy ze Stanfordovy univerzity (skupina Prof. Somolona), kteří tyto systémy velmi pečlivě charakterizují pomocí spektroskopických metod, se budeme snažit vysvětlit rozdílnou chemoselektivitu těchto enzymů s téměř identickým aktivním místem. Získané poznatky významně prohloubí naše poznání v oblasti metaloenzymů, především jejich schopností katalyzovat rozdílné reakce použitím relativně omezeného počtu typů aktivních míst. |
| Preliminary scope of work in English |
| We will study reaction mechanisms of selected metalloenzymes containing two copper ions in the active site: catechol oxidase and NspF enzyme. In collaboration with colleagues from Stanford University (Prof. Somolon group), who characterize these systems by employing spectroscopic methods, we will try to explain the different chemoselectivity of these enzymes featuring almost identical active site. This knowledge will significantly deepen our understading of metalloenzymes, in particular their ability to catalyze different reactions using a relatively limited number of active sites. |