Quantum chemical modeling of antioxidant activity of glutathione interacting with hydroxyl and superoxide anion radicals

Abstract

Following the analysis of the results of quantum chemical simulation of interaction between a GSH molecule and oxygen radicals •ОН and •ООˉ, it was found that it takes place through the acid-base mechanism, where GSH acts as a base towards •ОН, and as an acid towards •ООˉ. The results of quantum chemical calculations (electron density redistribution, energy characteristics) were correlated at the time of interaction of a GSH molecule with •ОН and •ООˉ with a change of macroscopic parameters of the process of free oxygen radical electroreduction in the presence of GSH (potential and maximum current of reduction waves), which is a direct experimental macroscale evidence of results of the conducted nanoscale theoretical simulation; На основании анализа результатов квантово-химического моделирования взаимодействия молекулы GSH с радикалами кислорода •ОН и •ООˉ установлено, что этот процесс происходит по кислотно-основному механизму, причем GSH в отношении •ОН выступает как основание, а по отношению к •ООˉ- как кислота. Проведена корреляция полученных результатов квантово-химических расчетов (перераспределение электронной плотности, энергетические характеристики) при взаимодействии молекулы GSH с •ОН и •ООˉ с изменением макроскопических параметров процесса электровосстановления свободных радикалов кислорода в присутствии GSH (потенциал и предельный ток волн восстановления), что является прямым экспериментальным подтверждением на макроуровне результатов проведенного на наноуровне теоретического моделирования; На основі аналізу результатів квантовохімічного моделювання взаємодії молекули GSH із радикалами кисню •ОН і •ООˉ встановлено, що цей процес відбувається за кислотно-основним механізмом, причому GSH по відношенню до •ОН виступає як основа, а по відношенню до •ООˉ – як кислота. Проведено кореляцію одержаних результатів квантовохімічних розрахунків (перерозподіл електронної густини, енергетичні характеристики) за взаємодії молекули GSH із •ОН і •ООˉ зі зміною макроскопічних параметрів процессу електровідновлення вільних радикалів кисню у присутності GSH (потенціал та граничний струм хвиль відновлення), що є прямим експериментальним підтвердженням на макрорівні результатів проведеного на нанорівні теоретичного моделювання