Моделирование процесса формирования тройных комплексов эссенциального микроэлемента железа с рибофлавином и незаменимыми аминокислотами

В данной работе проведено моделирование процесса формирования тройных комплексов эссенциального микроэлемента железа с рибофлавином и незаменимыми аминокислотами. Моделирование проводилось в программном обеспечении QChem с использованием молекулярного редактора IQmol. Для начала проводилось моделирование молекул незаменимых аминокислот: L-валина, L-лейцина, L-изолейцина, Lметионина, L-треонина, L-лизина, L-фенилаланина и L-триптофана. Моделирование проводилось путѐм взаимодействия атома железа с различными парами гетероатома азота и енольного кислорода рибофлавина, а также с карбоксильной группой и αаминогруппой аминокислоты. В результате установлено, что взаимодействие микроэлемента железа с рибофлавином и незаменимыми аминокислотами является энергетически выгодным (∆E > 2575 ккал/моль) и химически стабильным (0,075 ≤ η ≤ 0,138 эВ). На основе полученных данных определена наиболее вероятная конфигурация молекулярного комплекса – взаимодействие с рибофлавином через N5 в пиразиновом кольце и енольный кислород, присоединѐнный к C4 атому, в пиримидиновом кольце рибофлавина. Молекулярной системой, обладающий наибольшими значениями разницы полной энергии (∆E = 2577.501) и химической жѐсткости (η = 0.138 эВ), а значит наиболее энергетически выгодной и химически стабильной, является молекулярный комплекс валинаторибофлавинат меди, в котором взаимодействие железа с рибофлавином происходит через N5 в пиразиновом кольце и енольный кислород, присоединѐнный к C4 атому, в пиримидиновом кольце рибофлавина.

1. Kumari A, Chauhan AK. Iron nanoparticles as a promising compound for food fortification in iron deficiency anemia: a review. Journal of Food Science and Technology. 2022;59(9)3319– 3335.

2. Bárány E, Bergdahl IA, Bratteby LE et al. Iron status influences trace element levels in human blood and serum. Environmental Research. 2005;98(2):215–223.

3. Abbaspour N, Hurrell R, Kelishadi R. Review on iron and its importance for human health. Journal of research in medical sciences: the official journal of Isfahan University of Medical Sciences. 2014;19(2):164.

4. Gupta CP. Role of iron (Fe) in body. IOSR Journal of Applied Chemistry. 2014;7(11)38– 46.

5. Camaschella C. Iron-deficiency anemia. New England journal of medicine. 2015;372(19):1832–1843.

6. Clark SF. Iron deficiency anemia. Nutrition in clinical practice. 2008;23(2):128–141.

7. Freeland-Graves JH, Sanjeevi N, Lee JJ. Global perspectives on trace element requirements. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology. 2015;31:135–141.

8. Fairweather-Tait SJ. Bioavailability of trace elements. Food Chemistry. 1992;43(3):213– 217.

9. House WA. Trace element bioavailability as exemplified by iron and zinc / W. A. House. Field Crops Research. 1999;60(1–2):115–141.

10. Hunt JR. Bioavailability of iron, zinc, and other trace minerals from vegetarian diets. The American journal of clinical nutrition. 2003;78(3):633S–639S.

11. Kohlmeier L, Mendez M, Shalnova S et al. Deficient dietary iron intakes among women and children in Russia: evidence from the Russian Longitudinal Monitoring Survey. American Journal of Public Health. 1998;88(4):576–580.

12. Коденцова В. М., Вржесинская О. А., Рисник Д. В. и др. Обеспеченность населения России микронутриентами и возможности ее коррекции. Состояние проблемы // Вопросы питания. 2017. Т. 86. №. 4. С. 113–124.

13. Calvin M., Wilson KW. Stability of chelate compounds Journal of the American Chemical Society. 1945;67(11):2003–2007.

14. Bales BC, Grimmond B, Johnson BF et al. Fe-HBED analogs: a promising class of ironchelate contrast agents for magnetic resonance imaging. Contrast media & molecular imaging. 2019. Vol. 2019.

15. Mattar G, Haddarah A, Haddad J et al. New approaches, bioavailability and the use of chelates as a promising method for food fortification. Food Chemistry. 2022;373:131394.

16. Hertrampf O. Iron amino acid chelates. International journal for vitamin and nutrition research. 2004;74(6):435–443.

17. Boltianska N., Manita I., Serebryakova N. G. et al. Use of three-dimensional computer visualization in the study of nanostructures // Техническое обеспечение инновационных технологий в сельском хозяйстве : сборник научных статей Международной научнопрактической конференции, Минск, 26-27 ноября 2020 г. Минск : БГАТУ, 2020. С. 517–519.

18. Гвозденко А. А., Пирогов М. А., Блинов А. В. и др. Квантово-химическое моделирование типа координирования марганца с витамином B2 и незаменимыми аминокислотами // Современная наука и инновации. 2023. №. 4. С. 58–67.

19. Blinova AA, Karamirzoev AA, Guseynova AR et al. Synthesis and Characterization of Calcium Silicate Nanoparticles Stabilized with Amino Acids. Micromachines. 2023;14(2):245.

20. Blinov AV et al. Synthesis and Characterization of Zinc Oxide Nanoparticles Stabilized with Biopolymers for Application in Wound-Healing Mixed Gels. Gels. 2023;9(1):57