مطالعه ساختار و پارامترهای nmrو nqr نانوبیوسوئیچ های آزوبنزنی با بهره گیری از روش های شیمی محاسباتی

پروتئین ها ماکرومولکول های فعال بیولوژی هستند که اعمال مهم در ارگانیسم ها را انجام می دهند. مسئله تاخوردگی پروتئین ها یک فرآیند ضروری در ارگانیسم ها می باشد که می تواند به کمک فتوایزومریزاسیون برگشت پذیر کروموفور (یک سوئیچ مولکولی) متصل به پپتید بررسی گردد. در این تحقیق، زنجیره پپتیدی ala–cys–ala–thr–cys–asp–gly–phe (اسیدهای آمینه 141-134 از پروتئین تیوردوکسین ردوکتاز باکتری اشریشیا کلی) پس از اتصال به سوئیچ مولکولی 4-آمینو متیل فنیل آزوبنزوئیک اسید (ampb) به عنوان مدل (نانوبیوسوئیچ) برای محاسبات در نظر گرفته شد. از میان فاکتورهای اساسی در پایدار کردن ساختار پپتیدها و پروتئین ها در نتیجه ی فرآیند تاخوردگی، پیوندهای هیدروژنی نقش بسیار مهمی را ایفا می کنند. در ساختارهای بهینه شده سیس و ترانس نانوبیوسوئیچ به ترتیب 5 و 6 پیوند هیدروژنی درون مولکولی n-h…oتشخیص داده شد. طیف سنجی nmr حالت جامد و طیف سنجی چهارقطبی هسته (nqr) اطلاعات مفیدی را درباره جزئیات پیوند هیدروژنی فراهم می کنند. در این مطالعه یک بررسی تئوری با کاربرد نظریه تابعیت چگالی بر روی پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی پیکربندی های سیس و ترانس نانوبیوسوئیچ انجام شد. محاسبات در سطح b3lyp/6-31++g** انجام گردید. تنسور پوشیدگی شیمیایی هسته های 13c، 17o،15n ، 1h محاسبه گردیدند. محاسبات نشان داد که پیوند هیدروژنی اثر قابل ملاحظه ای روی بزرگی مولفه های اصلی تنسور پوشیدگی شیمیایی به ویژه مولفه ی جهت گرفته در صفحه پیوند هیدروژنی دارد. محاسبات مشابهی روی تنسور شیب میدان الکتریکی هسته های 17o، 14n، 2h انجام گردید. در این مورد نیز تشکیل پیوند هیدروژنی اثر محسوسی روی مولفه های اصلی تنسور شیب میدان الکتریکی دارد. به عبارت دیگر در گیر شدن در پیوند هیدروژنی سبب کاهش پارامتر ثابت جفت-شدگی چهارقطبی الکتریکی و افزایش پارامتر عدم تقارن این هسته ها می گردد. با در نظر گرفتن ثابت دی الکتریک حلال، جابجایی شیمیایی محاسبه شده ی هسته های هیدروژن آمیدی با داده های تجربی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهد جابجایی شیمیایی هیدروژن آمیدی باقی مانده های درگیر در پیوند هیدروژنی به داده های تجربی نزدیک ترند. هم چنین حضور حلال بر روی جابجایی شیمیایی اتم هیدوژن باقی مانده هایی که درگیر پیوند هیدروژنی هستند در مقایسه با سایر باقی مانده ها اثر کم تری دارد. این باقی مانده ها در پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی شرکت می کنند و کم تر از سایر باقی مانده ها در برهمکنش های دوربرد با حلال شرکت می نمایند. همه این نتایج می تواند تأییدی بر پیوندهای هیدروژنی پیش بینی شده باشد.