مکانیسم واکنش ماسامونه- برگمان. بخش 2: یک مدل سه بعدی ممکن برای کالیشی آمیسین که برهمکنش های غیر کووالانسی (NCI) موجود را آشکار می کند.

Calicheamycin یک محصول طبیعی با خواص ضد توموری است که در دهه 1980 با ساختار نشان داده شده در زیر کشف شد. همانطور که در جاهای دیگر اشاره شد، این ساختار دارای خواص عجیب و غریب بسیاری است، از جمله، در میان ویژگی های دیگر، یک موتیف غیرمعمول “انیدیدین” و حضور یک گروه ید روی یک حلقه معطر. درک ساختار سه بعدی جدا شده آن بسیار دشوار است (اما ساختارهای تعبیه شده در یک قطعه DNA در دسترس هستند). مدل سه بعدی مرتبط با مدخل ویکی پدیا اساساً فقط به صورت دو بعدی است. نمایش نشان داده شده در زیر، از جمله استریوشیمی مطلق، از ورودی SciFinder به دست آمده است.

به عنوان مقدمه‌ای برای مدل‌سازی مکانیسم چرخه‌سازی برگمان (برای بخش 1 که یک سیکلون‌دین ساده را بررسی می‌کند، به DOI: 10.59350/jczra-f0r90 مراجعه کنید. [1]) از حلقه اندیاین این مولکول واقعی، یک مدل سه بعدی ساخته شد.^‡ یکی از این مدل‌های احتمالی در زیر نشان داده شده است، که برای به حداکثر رساندن برهم‌کنش‌ها در صورت امکان، مانند پیوندهای هیدروژنی و جاذبه پراکندگی ضعیف از، برای مثال، گروه‌های متیل ساخته شده است. یک مزیت جانبی این، وقوع طبیعی یک «حفره» است که در آن اتم‌های ید بسیار بزرگ لانه می‌کنند، همانطور که در مجاورت مؤلفه انیدین رخ می‌دهد – چیزی که شما به طور طبیعی از نمایش ساختاری نشان داده شده در بالا استنباط نمی‌کنید! یک مدل پرکننده فضا از این ترکیب در زیر نشان داده شده است (برای نسخه تعاملی روی تصویر کلیک کنید) که ناشی از به حداقل رساندن انرژی ωB97XD/Def2-SVPP است (DOI: 10.14469/hpc/14586).[2]

در زیر یک ساختار کریستالی (2pik) از calicheamicin نشان داده شده است که در یک DNA دوبلکس جاسازی شده است.^† نشان‌دهنده یک ترکیب خطی کشیده کالیکی آمیسین به جای شکل فشرده آن است که برای یک مولکول جدا شده مناسب‌تر است.

مرحله بعدی استفاده از تابع موج ωB97XD/Def2-SVPP بود[2] برای محاسبه چگالی الکترون کل برای مولکول و استفاده از آن برای تخمین سطوح هم سطح NCI (برهمکنش غیر کووالانسی). اینها در زیر نشان داده شده اند و چشم بلافاصله به سمت مناطق اطراف این اتم ید کشیده می شود که پر از سطوح سبز جذاب است. سطوح آبی و فیروزه‌ای رنگی از پیوندهای هیدروژنی تشکیل شده در ساختار سه بعدی ایجاد می‌شوند (برای یک نسخه تعاملی روی تصویر کلیک کنید، اما صبور باشید، بارگذاری مدتی طول می‌کشد).

مرحله بعدی، با استفاده از مدل ارزیابی انرژی چرخه‌سازی Masamune-Bergman برای خود کالیکی آمیسین، در قسمت 3 گزارش خواهد شد.

^‡برای علاقه مندان، این به صورت مرحله ای ساخته شد. نمایش ساختاری در Chemdraw ترسیم شد، به عنوان یک molfile شبه سه بعدی ذخیره شد و سپس در Gaussview بارگذاری شد. در آنجا، با استفاده از میدان نیروی مکانیک مولکولی MMFF94 تحت چندین چرخه کمینه سازی انرژی قرار گرفت. استریوشیمی تمامی مراکز در هر مرحله به دقت بررسی شد و در صورت نیاز اصلاح و مجددا بهینه سازی شد. مرحله بعدی قرار دادن PM7 به کمینه‌سازی نیمه تجربی SCF بود، روشی که شامل شرایط جذب پراکندگی است و تمایل دارد هندسه‌هایی را به دست آورد که کاملاً نزدیک به آن‌ها هستند، برای مثال، هندسه‌هایی که با استفاده از روش‌های DFT تصحیح‌شده با پراکندگی به دست آمده‌اند، در این مثال ωB97XD/Def2-SVPP.

مراجع

1. H. Rzepa، “مکانیسم واکنش Masamune-Bergman. Part 1.”، 2024 https://doi.org/10.59350/jczra-f0r90
2. H. Rzepa، “Calycheamycin، Complete System، Reagent، wB97XD/Def2-svpp G = -5768.785232،” 2024 https://doi.org/10.14469/hpc/14586