フェノール、メタノール、クロロホルムによるH結合のためのcamp脳のステレオプレーファレンス：マトリックス分離IR分光および量子化学調査の組み合わせ

Camphorは、ユニークな方向で酵素のチロシン残基を備えたH結合を介して、シトクロムP450CAM酵素の基質ポケットに保持されることが知られています。この構造的排他性は、酵素によるcamp脳のレジオおよびステレオ固有のヒドロキシル化をもたらします。シトクロムP450camの基質ポケットの1R - （+） - camp脳のコンフォメーション排他性に影響を与える因子に光を当てるために、IR分光と量子化学の組み合わせを実施しました。この目的のために、camp脳の複合体は、フェノール、メタノール、クロロホルムなどの3つのH結合ドナーで研究されています。3人のドナーのそれぞれは、2つの異なる配座異性体を持つ安定した複合体を形成することがわかりました。酵素基質ポケットの立体構造を模倣している人は、3人のドナーすべてに対して、2人の中でより安定していることがわかりました。実験的に、H結合錯体の両方の配座異性体は、8Kのアルゴンマトリックス中のフェノールとメタノールについて個別に同定されましたが、2つの配座異性体の相互変換のための非常に小さなエネルギー障壁のためにクロロホルムでは同定されませんでした。3人のドナーすべてを伴うcamp脳の室温溶液相スペクトルでは、熱運動のために2つの異性体H結合錯体間のスペクトル属性の違いが失われました。

Camphor is known to be held in the substrate pocket of cytochrome P450cam enzyme via H-bond with a tyrosine residue of the enzyme in a unique orientation. This structural exclusivity results in regio- and stereo-specific hydroxylation of camphor by the enzyme. We have carried out a combined IR spectroscopic and quantum chemical investigation to shed light on the factors influencing the conformational exclusivity of 1R-(+)-camphor in the substrate pocket of Cytochrome P450cam, and to determine whether the selectivity is an inherent property of the substrate itself, or is imposed by the enzyme. For this purpose, complexes of camphor have been studied with three H-bond donors namely phenol, methanol and chloroform. Each of the three donors was found to form stable complexes with two distinct conformers; the one mimicking the conformation in enzyme substrate pocket was found to be more stable of the two, for all three donors. Experimentally, both conformers of the H-bonded complexes were identified separately for phenol and methanol in an argon matrix at 8 K, but not for chloroform due to very small energy barrier for interconversion of the two conformers. In room temperature solution phase spectra of camphor with all three donors, the differences in spectral attributes between the two isomeric H-bonded complexes were lost due to thermal motions.