Dorothy Crawfoot Hodgkin

Dorothy Crawfoot Hodgkin

(1910 – 1994)

R = 5‘‐Desoxyadenosyl (Coenzym B₁₂)

R = CN (Cyanocobalamin: Vitamin B ) l k l k d

R = CN  (Cyanocobalamin: Vitamin B₁₂)

R = Me (Methylcobalamin) Molekülstruktur des Coenzym B₁₂

(P. G. Lenhert, 1968)

Porphyrin 16‐gliedrig

zweibasig

Corrin 15‐gliedrig

einbasig

zweibasig einbasig

planar

mit kleinen Metallionen Sattelkonformation

h l l h

mit kleinen Metallionen chirale Zentren möglich

EPR‐Spektroskopie

axiales Spektrum

59

Co: 100 %, I = 7/2 Oktett durch 

H f i k l Hyperfeinkopplung

N Co N

N N

N N

N

14

N: 99.63 %, I = 1 Triplett durch 

Superhyperfeinkopplung ein einzelnes 

Stickstoffatom als  Kopplungspartner 

J. Rétey et al., Angew. Chem. 1998, 110, 643.

Frage: 

base‐on/base‐off ‐Form

15

N: I = 1/2 Dublett durch 

J. Rétey et al., Angew. Chem. 1998, 110, 643.

Superhyperfeinkopplung

B₁₂₁₂‐Bindungsdomäne der Methionin‐Synthase mit Methylcobalamin‐Funktiong y y

Substitution des Benzimidazols am Cobalt,

separate Fixierung des

HN O N

Imidazol‐N‐Koordination  in apicaler Position  durch Histidin aus dem Protein:

Verbindung Coenzym + Apoenzym

separate Fixierung des 

Benzimidazol‐Zuckerphosphatrestes zwischen –Helices und ‐Faltblättern

H: Histidin

CH₂ NH

C

C NH H

HN

Methylgruppe am Cobalt

hydrophober Deckel:

NH C C HN

O H

y g pp

Abschirmung der  Methylgruppe gegen  das Lösungsmittel

F: Phenylalanin CH₂ Ph

O

Acetamid‐Seitengruppen  in H‐Brückenbindungsposition 

F: Phenylalanin

zur Protein‐Rückgrat

C O O

O

- H O

CH₂ NH

C C CH₂ H O

C O

HN C

C NH H

S: Serin D: Aspartat

HN

Fixierung von Helix  Faltblatt in Domäne II

M. L. Ludwig et al., Science1994, 266,1669.

Fixierung von ‐Helix‐‐Faltblatt in Domäne II

„Festkneifen“ des Phosphatzuckerrests

Phosphatzucker‐Einheit passend zwischen

N C C HN H

passend zwischen  Glycinreste

„gesteckt“

G: Glycin H NH C C

O

H‐Brücken‐Wechselwirkung 

HN

H g

zwischen Serin  und dem N3‐Atom 

des Benzimidazol‐Derivats, 

(genau dieses N‐Atom koordiniert 

CH₂ OH NH C C

O

(g

im Coenzym an das Cobalt) 

S: Serin

M. L. Ludwig et al., Science1994, 266,1669.

Modellverbindungen 

Supernukleophil Co(I) wenig beständig

Thermodynamik und Kinetik

Radikalfänger

R. G. Finke, B. P. Hay, Inorg. Chem. 1984, 23, 3034.

G

(37°C) = 29.7 kcal/mol k

≈ 10

s

Enzym: Cofaktor + Apoenzym 

k 10

G

(37°C) 15 k l/ l

R. G. Finke, B. P. Hay, Inorg. Chem. 1984, 23, 3034.

k

≈ 10

s

G

(37°C) ≈ 15 kcal/mol

Sterische Steuerung der Co‐C‐Bindungsstärke in Cobaloximen