Computational insight into hydrogen persulfide and a new additive model for chemical and biological simulations
Notice bibliographique
Résumé
S-Sulfhydration of cysteine to the Cys-SSH persulfide is an oxidative post-translational modification that plays an important regulatory role in many physiological systems. Though hydrogen persulfide (H2S2) has recently been established as a signaling and cellular sulfhydration reagent, the chemistry and chemical biology of persulfides remain poorly explored. We first report an extensive high-level ab initio quantum chemical investigation of (H2S2)n, (H2S2)m·H2O, and (H2O)m·H2S2 clusters (n = 1-3 and m = 1, 2) and of H2S2 complexes with 19 compounds that model the side chains of naturally-occurring amino acids. The high polarizability of S necessitates the use of large, very diffuse, basis sets for proper description of H2S2 and its complexes. H2S2 possesses a skewed equilibrium geometry, with nonpolar trans and more polar cis conformers 6 and 8 kcal mol-1 higher in energy, respectively; the skewed conformation is preserved in all neutral and cationic complexes while a cis geometry prevails in some anionic complexes. H2S2 is found to be a better H-bond donor and a poorer acceptor than H2S, and that in complexes with H2O, alcohols and amines, H2S2 is a better H-bond donor. Radical delocalization on both S atoms stabilizes the perthiyl (HSS˙) over the thiyl (HS˙) radical and results in a ∼20 kcal mol-1 lower S-H homolytic bond dissociation in H2S2, making it a potential antioxidant. A simple additive model is optimized for H2S2 and used together with the TIP3P model and the CHARMM36 all-atom force field (FF) to investigate the structure and thermodynamic properties of liquid H2S2 and the solubility of H2S2 in water, and to model H2S2-protein interactions (for which new FF parameters are further developed). Very weak H-bonding characterizes liquid H2S2 and it is found immiscible in liquid water with a trend in H-bonding strengths between H2S2 and H2O in the order O-HO ≫ S-HO > O-HS. This work does not only provide a thorough description of the structure and energetics of H2S2 and its various complexes, but also yields a reliable FF for investigating H2S2 in chemistry and biology.
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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 | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| 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 | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,007 | 0,001 |
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 ».