Studium vlivu kovových iontů na pKa biologicky relevantních difosfátů výpočetními metodami

Bc. Jakub Stošek

Master's thesis

Computational study of the metal ion influence on the pKa of the biologically relevant diphosphates

Abstract:

Mnoho biologicky aktivních molekul obsahuje difosfátovou skupinu. Jako příklad takových molekul lze uvést uridindifosfoglykosidy (UDP-Sach), které vystupují jako donory sacharidů v reakcích katalyzovaných glykosyltransferázami. Většina glykosyltransferáz váže UDP-Sach do svého aktivního místa přes kovové kofaktory, přičemž bylo experimentálně pozorováno, že typ kovu má nezanedbatelný vliv na rychlost katalytické reakce. Cílem této práce je určit pKa hodnoty samotného methyldifosfátu a methyldifosfátu v koordinaci s různými kovovými ionty (Ca2+, Co2+, Mg2+, Mn2+, Mo2+, Ni2+ a Zn2+) pomocí kvantově-chemických výpočtů (ab initio a DFT) a kriticky posoudit získané hodnoty s ohledem na mechanismus katalyzované reakce a experimentální data vybraných glykosyltransferáz.

Abstract:

Many biologically active molecules contain a diphosphate group. As an example of such molecules, uridindiphosphoglycosides (UDP-Sach) can be mentioned which act as donors of carbohydrates in reactions catalyzed by glycosyltransferases. Most glycosyltransferases binds UDP-Sach in its active site through the metal cofactors, and it was experimentally observed that the type of metal has a considerable influence on the rate of catalytic reactions. The objective of this work is to determine the pKa values of alone methyl diphosphate and methyl diphosphate in coordination with various metal ions (Ca2+, Co2+, Mg2+, Mn2+, Mo2+, Ni2+ and Zn2+) with the help of quantum-chemical calculations (ab initio and DFT) and critically assess the value obtained with regard to the mechanism of catalyzed reactions and experimental data of selected glycosyltransferases.

Keywords

ion kovu, pKa, difosfát, výpočetní metody

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 3. 6. 2015
• Supervisor: Mgr. Stanislav Kozmon, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Structural Chemistry