Electronic Structure, Binding Energy, and Solvation Structure of the Streptavidin−Biotin Supramolecular Complex: ONIOM and 3D-RISM Study
Notice bibliographique
Résumé
We studied the electronic structure of the binding site of the streptavidin-biotin complex by using the ONIOM method at the HF/STO-3G:UFF level and obtained the solvation structure of the complex by using the statistical-mechanical, three-dimensional molecular theory of solvation (aka three-dimensional reference interaction site model, 3D-RISM-KH). All the streptavidin residues located within 3 A of the biotin residue were included in the quantum mechanical (QM) layer. In total, 16 residues including biotin with 274 atoms were in the QM layer, in which five residues are responsible for the hydrophobic interactions and nine residues for the hydrogen-bonding/electrostatic interaction with biotin. We found a geometry change of the urea moiety of the biotin bound in the network of van der Waals and polar interactions. Compared to the isolated biotin, the bridging C-C bond of the biotin urea moiety in the binding site increases in length as a result of the pi-sigma interaction with the surrounding streptavidin Trp residues. This extends the previous picture of the geometry change from the ureido group to the whole bicyclic urea moiety. We have evaluated the performance of 15 density functional methods and 11 basis sets by single point calculation for the binding energy of the optimized cooperative binding complex structure. Closest to the experimental value of 18.3 kcal/mol is the binding free energy of 19.6 kcal/mol obtained for the AN model at B3LYP/6-31G(d):UFF//HF/STO-3G:UFF level. The hybrid DFT methods with enhanced assessment for nonbonded interactions such as PBE1PBE, MPW1B95, and MPWB1K can also give accurate binding energy with the use of diffuse functionals (i.e., mPWB1K/6-31+G(d)). The 3D hydration structure of the unliganded streptavidin and the streptavidin-biotin complex obtained by using the 3D-RISM-KH molecular theory of solvation shows there is one immobilized water molecule at the biotin urea moiety, acting as a water bridge between the sulfur and the nitrogen of the NH group close to Ser45. This suggests that, in the docking process, biotin replaces six of the seven water molecules attached to the unliganded streptavidin binding site, and one remaining water molecule is squeezed into the gap between the Btn, Tyr43, Ser45, Trp92, and Trp79 residues in the binding pocket.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
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 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 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 ».