Phosphate Migration versus the Loss of Phosphoric Acid in Protonated Phosphopeptides: A Computational Study
Notice bibliographique
Résumé
Residue-specific phosphorylation is a protein post-translational modification that regulates cellular functions. Experimental determination of the exact sites of protein phosphorylation provides an understanding of the signaling and processes at work for a given cellular state. Any experimental artifact that involves migration of the phosphate group during measurement is a concern, as the outcome can lead to erroneous conclusions that may confound studies on cellular signal transduction. Herein, we examine computationally the mechanism by which a phosphate group migrates from one serine residue to another serine in monoprotonated pentapeptides [B A -pSer-Gly-Ser-B B + H] + → [B A -Ser-Gly-pSer-B B + H] + (where B A and B B are different combinations of the three basic amino acids, histidine, lysine, and arginine). In addition to moving the phosphate group, the overall mechanism involves transferring a proton from the N-terminal amino acid, B A, to the C-terminal amino acid, B B . This is not a synchronous process, and there is a key high-energy intermediate, structure C, that is zwitterionic with both the basic amino acids protonated and the phosphate group attached to both serine residues and carrying a negative charge. The barriers to moving the phosphate group are calculated to be in the range of 219–274 kJ mol –1 at the B3LYP/6-31G(d) level. These barriers are systematically slightly lower and in good agreement with single-point energy calculations at both M06-2 X /6-311++G(d,p) and MP2/6-31++G(d,p) levels. The competitive reaction, loss of phosphoric acid from the protonated pentapeptides, has a barrier in the range of 176–202 kJ mol –1 at the B3LYP/6-31G(d) level. Extension of the theory to M06-2 X /6-311++G(d,p)//B3LYP/6-31G(d) and MP2/6-31++G(d,p)// B3LYP/6-31G(d) gives higher values for the loss of phosphoric acid, falling in the range of 196–226 kJ mol –1; these are comparable to the barriers against phosphate migration at the same levels of theory. For larger peptides His-pSer-(Gly) n -Ser-His, where n has values from 2 to 5, the barriers against the loss of phosphoric acid are higher than those against the phosphate group migration. This difference is most pronounced and significant when n = 4 and 5 (the differences are approximately 80 kJ mol –1 under the single-point energy calculations at the M06-2X and MP2 levels). Energy differences using two more recent functionals, M08-HX and MN15, on His-pSer-(Gly) n -Ser-His, where n = 1 and 5, are in good agreement with the M06-2X and MP2 calculations. These results provide the mechanistic rationale for phosphate migration versus other competing reactions in the gas phase under tandem mass spectrometry conditions.
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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 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,002 | 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) | 0,004 | 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 ».