Молекулярное моделирование биохимических реакций нитроксильных радикалов и динитрозильных комплексов железа

В работе исследованы строение и свойства циклических нитроксильных радикалов и их производных на основе полисахарида хитозана, а также серонитрозильных комплексов железа методами вычислительной химии. Выполнены квантово-химические расчеты в теории функционала плотности окислительно-восстановительных потенциалов пяти- и шестичленных нитроксилов с различными заместителями. Прослежено влияние уровня теории и растворителя на структуру соединений. Получены линейные корреляции расчетных значений редокс-потенциалов с экспериментальными. Показано, что оптимизация геометрии в растворе значительно улучшает результаты расчетов по сравнению с моделью термодинамического цикла. Предсказаны потенциалы одноэлектронного окисления нитроксильных производных фуллерена С60. Методами теории функционала плотности, молекулярной механики и молекулярной динамики проведено моделирование олигомеров хитозана, содержащих от 2 до 6 звеньев, и их нитроксильных производных. Определены параметры силового поля для двух нитроксильных радикалов. Выполнен систематический конформационный анализ гликозидной связи олигомеров хитозана, установлена определяющая роль растворителя на их структуру. Изучено влияние длины основной цепи, протонирования аминогрупп и нитроксильных заместителей на конформационную подвижность олигохитозанов. Установлено, что хитозан-нитроксилы, как и незамещенный углевод, имеют преимущественно линейную структуру. На основе полученных данных предсказаны потенциалы одноэлектронного восстановления и окисления хитозан-нитроксилов. Квантово-химическими методами изучены превращения моноядерных динитрозильных комплексов железа (ДНКЖ) с серосодержащими лигандами в анаэробном водном растворе. Определены структуры и свободные энергии продуктов гидролиза для комплексов с тиокарбонильными и тиолатными лигандами. Для модельного тиоформальдегидного ДНКЖ найдены промежуточные и переходные состояния реакции гидролиза. Прослежено влияние уровня теории на относительные энергии соединений. На основе расчетов определены параметры силового поля для серонитрозильных комплексов железа. Проведено моделирование связывания тиомочевинного ДНКЖ с бычьим сывороточным альбумином методами молекулярного докинга и молекулярной динамики. Предсказано 6 устойчивых сайтов связывания ДНКЖ на поверхности альбумина.