بررسي نظري اثر ايزوتوپي سينتيكي بر روي واكنش كاتاليستي آنزيم گلي‌اكسالازI از باكتري ايشريچياكولاي‌

در اين پژوهش از نظريه تابعي چگالي براي مطالعه اثر ايزوتوپي سينتيكي روي واكنش كاتاليستي انانتيومر S سوبستراي آنزيم گلي‌اكسالاز I از باكتري اشريشياكلي استفاده شده است. مدل‌سازي جايگاه فعال، بر اساس ساختار كريستالي آنزيم، با استفاده از روش كوانتوم كلاستر انجام شد. ساختار نقاط ايستا در طول مسير واكنش بهينه و انرژي مولكول‌ها محاسبه شدند. اثر حلال روي نيمرخ انرژي پتانسيل با مدل CPCM محاسبه گرديد. نتايج نشان مي‌دهند، هنگامي كه اتم H1 (اتم هيدروژن متصل به كربن كايرال سوبسترا) با دوتريم جايگزين مي‌شود، انرژي حالت‌هاي گذار اول و دوم نسبت به واكنشگر و حدواسط اول به مقدار كمتري كاهش مي‌يابد، به طوري كه انرژي فعال‌سازي افزايش مي‌يابد و مقدار kH/kD بزرگتر از 2 به دست مي‌آيد (اثر ايزوتوپي سينتيكي نوع اول مشاهده مي‌شود). اين نتيجه، در توافق با مكانيسم واكنش كاتاليستي آنزيم گلي‌اكسالاز I است كه در آن شكستن پيوند C1 H1 در مرحله تعيين كننده سرعت قرار دارد. همچنين مشخش شد كه با جايگزيني اتم H2 (هيدروژن گروه الكلي سوبسترا) با دوتريم، انرژي حالت‌هاي گذار اول و دوم به اندازه‌اي كاهش مي‌يابند كه مقدار kH/kD كمتر از 1 به دست آيد و اثر ايزوتوپي معكوس مشاهده مي‌شود.