КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ АМИНОКИСЛОТ С КАРБОНАТОМ КАЛЬЦИЯ

В данной статье представлены результаты квантово-химического моделирования процесса взаимодействия аниона CO 2^–/3 с рядом протеиногенных аминокислот для выявления наиболее энергетически выгодной системы и дальнейшего сравнения с результатами лабораторного эксперимента. В результате анализа данных установлено, что все возможные взаимодействия являются оптимальными, так как обладают высокой разницей полной энергии системы, а также высоким значением химической жѐсткости. Установлено, что наиболее оптимальными взаимодействиями являются взаимодействия CO 2^–/3-аспарагин и CO 2^–/3-серин, что обусловлено наибольшей разницей энергии системы относительно модели аминокислоты (∆E = 262,907 ± 0,088 ккал/моль) и наибольшем значении химической стабильности (η = 0,218 эВ).

1. Matrix polyelectrolyte microcapsules: new system for macromolecule encapsulation / D.V. Volodkin, A.I. Petrov, M. Prevot, G.B. Sukhorukov // Langmuir. – 2004. – V. 20. – N. 8. – P. 3398-3406.

2. Dependence of sub-micron vaterite container release properties on pH and ionic strength of the surrounding solution / B. Parakhonskiy, F. Tessarolo, A. Haase, R. Antolini // Advances in Science and Technology. – Trans Tech Publications Ltd, 2013. – V. 86. – P. 81-85.

3. Ogino, T. The formation and transformation mechanism of calcium carbonate in water / T. Ogino, T. Suzuki, K. Sawada // Geochimica et Cosmochimica Acta. – 1987. – V. 51. – N. 10. – P. 2757-2767.

4. Reeds, P.J. Dispensable and indispensable amino acids for humans / P.J. Reeds // The Journal of Nutrition. – 2000. – V. 130. – N. 7. – P. 1835S-1840S.

5. Синтез наночастиц диоксида марганца в среде серосодержащих аминокислот / Е. Л. Малая, А. В. Блинов, Л. П. Арефьева, С. О. Крандиевский // Актуальные проблемы электроэнергетики, электроники и нанотехнологий : Материалы IV-й ежегодной научнопрактической конференции Северо-Кавказского федерального университета, Ставрополь, 04–30 апреля 2016 года. – Ставрополь: Издательский дом "Тэсэра", 2016. – С. 26-28.

6. Разработка элементосбалансированного комплекса лизинаторибофлавината с эссенциальными микроэлементами / А. Б. Голик, Н. П. Оботурова, А. В. Блинов, А. А. Нагдалян // Инновационное развитие аграрно-пищевых технологий: Материалы международной научно-практической конференции, Волгоград, 17–18 июня 2021 года / Под общей редакцией И.Ф. Горлова. – Волгоград: Общество с ограниченной ответственностью "СФЕРА", 2021. – С. 221-225.

7. M.J. Lopez, S.S. Mohiuddin Biochemistry, essential amino acids. In: StatPearls. StatPearls Publishing, Treasure Island (FL); 2021.

8. Wu, G. Amino acids: metabolism, functions, and nutrition / G. Wu // Amino acids. – 2009. – V. 37. – N. 1. – P. 1-17.

9. Hou, Y. Dietary essentiality of ―nutritionally non-essential amino acids‖ for animals and humans / Y. Hou, Y. Yin, G. Wu // Experimental Biology and Medicine. – 2015. – V. 240. – N. 8. – P. 997-1007.

10. Hou, Y. Nutritionally essential amino acids / Y. Hou, G. Wu // Advances in Nutrition. – 2018. – V. 9. – N. 6. – P. 849-851.

11. Flooding with L-[1-13C] leucine stimulates human muscle protein incorporation of continuously infused L-[1-13C] valine / K.E.N.N.E.T.H. Smith, J.M. Barua, P.W. Watt, C.M. Scrimgeour, M.J. Rennie // American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism. – 1992. – V. 262. – N. 3. – P. E372-E376.

12. Effects of flooding amino acids on incorporation of labeled amino acids into human muscle protein / K. Smith, N. Reynolds, S. Downie, A. Patel, M.J. Rennie // American Journal of Physiology-Endocrinology And Metabolism. – 1998.

13. Tien Lea, D. Improving nutritional quality of plant proteins through genetic engineering / D. Tien Lea, H. Duc Chua, N. Quynh Lea // Current genomics. – 2016. – V. 17. – N. 3. – P. 220229.

14. Aledo, J.C. Methionine in proteins: The Cinderella of the proteinogenic amino acids / J.C. Aledo // Protein Science. – 2019. – V. 28. – N. 10. – P. 1785-1796.

15. Kussmann, J. Linear‐ scaling self‐ consistent field methods for large molecules / J. Kussmann, M. Beer, C. Ochsenfeld // Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science. – 2013. – V. 3. – N. 6. – P. 614-636.

16. Schaller, T. Structure of molecular tweezer complexes in the solid state: NMR experiments, X-ray investigations, and quantum chemical calculations / T. Schaller, U.P. Büchele, F.G. Klärner, D. Bläser, R. Boese, S.P. Brown, H.W. Spiess, F. Koziol, J. Kussmann, C. Ochsenfeld // Journal of the American Chemical Society. – 2007. – V. 129. – N. 5. – P. 1293-1303.

17. Pisula ,W. Helical packing of discotic hexaphenyl hexa-peri-hexabenzocoronenes: Theory and experiment / W. Pisula, Ž. Tomović, M.D. Watson, K. Müllen, J. Kussmann, C. Ochsenfeld, T. Metzroth, J. Gauss // The Journal of Physical Chemistry B. – 2007. – V. 111. – N. 26. – P. 7481-7487.

18. Flaig, D. Convergence of electronic structure with the size of the QM region: example of QM/MM NMR shieldings / D. Flaig, M. Beer, C. Ochsenfeld // Journal of chemical theory and computation. – 2012. – V. 8. – N. 7. – P. 2260-2271.

19. Компьютерное квантово-химическое моделирование поликомпонентных систем SiO2-MexOy / А.А. Гвозденко, А.В. Блинов, М.А. Ясная, А.Б. Голик, В.В. Раффа, В.Н. Крамаренко, Д.Г. Маглакелидзе, И.М Шевченко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2020. – № 12. – С. 394-404.

20. Quantum-chemical simulation of copper oxide nanoparticles stabilizatio / D.M. Remizov, A.A. Gvozdenko, A.V. Blinov, V.V. Raffa, A.B. Golik, D.G. Maglakelidze, A.A. Blinova// Современная наука и инновации. – 2021. – N 1(33). – P. 29-34.