Z računalniškimi metodami smo izvedli dosledno študijo sedmih mogočih mehanizmov ireverzibilne inhibicije monoamino-oksidaze B (MAO B) z acetilenskimi inhibitorji. Pokazali smo, da je najbolj verjeten anionski mehanizem, po katerem je pri inhibiciji udeležen terminalni ogljikov atom. Ugotovili smo tudi, da kationski in radikalski mehanizem nista najbolj verjetna. Rezultati te študije so uporabni za načrtovanje novih učinkovin za zdravljenje Parkinsonove bolezni.
COBISS.SI-ID: 4788506
Z IR spektroskopijo in Car-Parrinellovo molekulsko dinamikko smo proučevali hidratacijo histamina, nevrotransmiterja in mediatorja vnetij, ki je pri fiziološkem pH prisoten v monokationski obliki. Osredotočili smo se na del spektra, ki ustreza valenčnemu nihanju skupin N-H, saj so te prostostne stopnje bistvene za interakcijo molekule z vodo, transporterji in receptorji. V eksperimentalnem spektru opazimo širok trak med 3350 in 2300 cm-1, centriran pri 2950 cm-1, ki je sesavljen iz prispevkov obročne in aminske N-H skupine. Računsko modeliranje spektra smo izvedli na dva načina, najprej s Fourierovo transformacijo časovne avtokorelacijske funkcije razdalj N-H, nato pa še s kvantizacijo gibanja protona vzdolž vezi N-H. Kvantne popravke smo izvedli z metodologijo posnetkov molekulske dinamike, ki smo jo razvili v naši skupini. Pristop temelji na izračunu trenutnega protonskega potenciala za vsak posnetek strukture, ki jih vzorčimo z molekulsko dinamiko, in reševanju vibracijske Schrödingerjeve enačbe v tem potencialu. Dobljene anharmonske frekvence in njihova porazdelitev ustrezajo absorbcijskemu traku vezi N-H v vibracijskem spektru. Ujemanje izračunanega spektra z eksperimentalnim je bilo mnogo boljše v drugem primeru, kar kaže na velik pomen nuklearnih kvantnih efektov tudi v razmeroma šibkih vedikovih vezeh, kakršne tvori histamin z vodo. Pokazali smo, da obročna skupina N-H absorbira pri višjih frekvencah kot aminske, česar se z uporabljeno eksperimentalno tehniko ne da določiti. Proučevali smo tudi vpliv devteracije NH skupin, pri čemer se je absorbcijski trak zožil in premaknil k nižjim frekvencam. Predstavljena metodologija ima splošno uporabnost kot računska podpora vibracijski spektroskopiji, tudi pri študijah kompleksnega protonskega gibanja (tuneliranj) v encimskih centrih in receptorjih.
COBISS.SI-ID: 4658202
Z metodami rentgenske difrakcije, 1H NMR in IR spektroskopije ter preiodičnimi DFT računi smo proučevali vodikovo vez in prenos protona v brezvodnem kalijevem in rubidijevem hidrogen kloranilatu. V kristalni strukturi se molekule kloranilne kisline in njenega dianiona prek kratke O-H...O vodikove vezi povezujejo v verige. Da je amplituda protonskega gibanja v vodikovi vezi velika in omogoča prenos protona, dokazujejo izmerjeni protonski kemijski premiki v območju med 13-17 ppm ter široka absorbcija v IR spektru med 1000 in 500 cm-1. Z DFT izračuni smo pokazali, da je prenos protona v vodikovi vezi energijsko bolj ugoden, če se zgodi kot izoliran proces v paru kloranilne kisline in dianiona, medtem ko je sočasen prenos protonov vzdolž verige malo verjeten. Izračunani kemijski premiki potrjujejo, da resonančni signali pri nižjih poljih ustrezajo strukturam, v katerih je proton bliže akceptoskemu kisiku v vodikovi vezi. Stanje v vodikovi vezi lahko opišemo kot delni prenos protona.
COBISS.SI-ID: 4646938