Mechanistic Study of the Deamidation Reaction of Glutamine: A Computational Approach
Notice bibliographique
Résumé
Glutamine--a popular nutritional supplement, non-toxic amino acid, and an essential interorgan and intercellular ammonia transporter--can destroy the neurons' mitochondria. When glutamine enters (like a Trojan horse) into the mitochondria, in the presence of glutaminase, it reacts with water and yields glutamate and excess ammonia which opens gates in the membrane of the mitochondria and thereby destroys it. The mechanistic details underlying the molecular basis of the catabolic production of excess ammonia remain unclear. In the present paper, both 5-oxoproline-mediated and direct pathways for glutamine deamidation are studied using wave function and density functional theories. The mechanisms are studied both in the gas phase and in aqueous solution using the polarizable continuum model (PCM) and solvent model on density (SMD) solvation models. Among three glutamine deamidation pathways, a two-step pathway, GDB, shows the lowest gas phase barrier height of 189 kJ/mol with the G3MP2B3 level of theory. Incorporation of solvent through PCM and SMD models reduces the barrier height to 183 and 174 kJ/mol, respectively. For the hydrolysis of 5-oxoproline, a two-step mechanism, pathway PH-B, provides a lower gas phase energy barrier (187 kJ/mol) compared to one-step (201 kJ/mol) and three-step (227 kJ/mol) pathways at G3MP2B3. Although direct hydrolysis with OH(-), pathway DHE, has the lowest gas phase barrier of 135 kJ/mol, the solvent has little effect on the barrier. For the direct hydrolysis with OH(-)/H2O, pathway DHF, the overall barrier is 143 kJ/mol, in the gas phase at G3MP2B3. In aqueous solution, the overall barrier decreases to 76 and 75 kJ/mol with PCM and SMD, respectively, at B3LYP/6-31+G(d,p), making this the most plausible mechanism. Compared to PCM, SMD predicts lower barriers for nearly all pathways investigated.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,002 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».