STEREOCHIMICA DELLE REAZIONI ENZIMATICHE

GI ENZIMI SONO STEREOSPECIFICI

non sono sovrapponibili Enantiomeri Due enantiomeri non sono sovrapponibili

simmetria ed è achirale Non possiede un piano di 2, cloropropano 2, clorobutano Possiede un piano di simmetria ed è achirale Non possiede un piano di simmetria ed è chirale

LA CONVENZIONE DI FISHER (notazione D L Formule proiettive di Fisher

D-gliceraldeide D-amminoacido

IL SISTEMA CAHN-INGOLD-PRELOG (Notazione R S)

Il sito attivo di enzima, essendo asimmetrico, può conferire asimmetria alle reazioni di substrati simmetrici (prochiralici) in quanto li lega in modo asimmetrico.

L’etanolo è una molecola prochiralica

Ha è pro-R, mentre Hb è pro-S.

Le due facce di un composto contenenti un atomo di carbonio trigonale sono definite “re” (rectus) e “si” (sinister) Un altro esempio di reazione asimmetrica di composti simmetrici legati ad un enzima si trova nelle reazioni dei composti carbonilici e di doppi legami carbonio-carbonio

Il riconoscimento di un carbonio chiralico da parte di un enzima implica che almeno tre dei sostituenti interagiscano con l’enzima. Se interagiscono solo due gruppi, gli altri due possono essere interscambiati:

STEREOSPECIFICITA’ DEGLI ENZIMI Gli enzimi sono altamente stereospecifici nelle reazioni che catalizzano Il caso dell’alcol deidrogenasi del lievito (YADH) :

NICOTINAMIDE ADENINA DINUCLEOTIDE NADH NICOTINAMIDE ADENINA DINUCLEOTIDE

della YADH mediante la seguente serie di esperimenti: Westheimer e Vennesland identificarono la natura stereospecifica della reazione della YADH mediante la seguente serie di esperimenti: 2) Se il NADD viene isolato ed usato nella reazione inversa, il deuterio viene trasferito quantitativamente all’etanolo 1) Usando etanolo deuterato si produce NADD 3) Se viene prodotto l’enantiomero dell’etanolo mostrato nel passaggio precedente, questo non è in grado di trasferire il deuterio al NAD+

Individuazione di intermedi dal mantenimento o dall’inversione di configurazione nei centri chiralici: Stereochimica delle reazioni nucleofile. 1) La reazione di tipo SN2 porta all’inversione della configurazione

1) La reazione di tipo SN1 non porta all’inversione della configurazione

L’attesa inversione di configurazione a condotto a certi criteri per L’individuazione di intermedi in reazioni enzimatiche. Un attacco diretto del nucleofilo porta ad inversione della configurazione, mentre la partecipazione dell’enzima come nucleofilo comporta il mantenimento della configurazione:

LE REAZIONI DEL FOSFATO CHIRALICO Una reazione di trasferimento fosforilico quale: Può procedere secondo due tipi di meccanismi, analoghi ai meccanismi SN1 e SN2 della chimica del carbonio

Meccanismo dissociativo: Procede attraverso l’eliminazione del gruppo dislocato per produrre un intermedio metafosfato instabile e poi la rapida addizione del nucleofilo

Meccanismo associativo: Addizione del nucleofilo con formazione di un intermedio pentacovalente, seguita dall’eliminazione del gruppo dislocato. Meccanismo allineato: Meccanismo adiacente:

Il processo di pseudorotazione del meccanismo adiacente (Gruppo uscente) (Gruppo uscente) (Gruppo entrante) (Gruppo entrante) bipiramide trigonale

Reazione associativa allineata (inversione) Reazione dissociativa (inversione) adiacente (mantenimento) Formazione di un intermedio covalente tra substrato ed enzima meccanismo allineato (mantenimento) meccanismo adiacente

Controllo stereoelettronico delle reazioni enzimatiche : gli enzimi dipendenti dal piridossale 5’-fosfato

1) Reactions proceeding through elimination of CO2 from Ca: decarboxylation transaminating decarboxylation 2) Reactions proceeding through deprotonation of Ca: racemization transamination b-decarboxylation b-elimination b-replacement g-elimination g-replacement 3) Reactions proceeding through elimination of the side chain a-synthesis aldolic cleavage