Почему ион магния необходим для активности АТФ в ферментативных реакциях?

Насколько мне известно, на это есть две основные причины:

• способствует нуклеофильной атаке

В целом, Mg2+ взаимодействует с субстратами посредством внутренней координации, стабилизируя анионы или реакционноспособные промежуточные соединения, включая связывание с АТФ и активацию молекулы для нуклеофильной атаки ( вики )

- способствует отщеплению пирофосфатной группы , а также может способствовать расщеплению связи между α- и β-фосфатами за счет своего электроноакцепторного эффекта. ( источник )

разве присутствие мг не будет препятствовать высвобождению фосфата?

Как и во всех реакциях, это зависит от концентрации участвующих молекул, как указано здесь:

Изменение свободной энергии Гиббса (ΔG) в результате гидролиза АТФ зависит от концентрации различных участников реакции. Чем дальше концентрации от их равновесных значений, тем больше абсолютное значение ΔG. В «стандартных» условиях (т.е. концентрации 1М для всех реагентов, кроме воды, которая берется при характерной для нее концентрации 55М) свободная энергия Гиббса гидролиза АТФ изменяется от -28 до -34 кДж/моль (т.е. ≈12 кВт, BNID 101989). ) в зависимости от концентрации катиона Mg2+. Зависимость от ионов Mg возникает потому, что положительно заряженные ионы магния помогают стабилизировать молекулу АТФ. Однако в камере условия никогда не бывают даже близкими к стандартным значениям состояния. ( источник )

Ответ Рика Било обсуждает роль ионов магния в отношении каталитического механизма, но не включает более общую и давно принятую роль иона. Это делается для того, чтобы удерживать трифосфатную «цепь» АТФ в определенной конформации и тем самым и другими способами усиливать связывание с ферментом, что является важным начальным этапом катализа любой реакции с участием АТФ. Так, в разделе стандартного учебника для студентов Berg et al. обнаруживается следующее:

Как влияет на катализ связывание иона магния с нуклеотидом? Существует ряд связанных последствий, но все они служат для повышения специфичности взаимодействий фермент-субстрат за счет увеличения энергии связывания.

Во-первых, ион магния нейтрализует часть отрицательных зарядов, присутствующих в полифосфатной цепи, уменьшая неспецифические ионные взаимодействия между ферментом и полифосфатной группой нуклеотида.

Во-вторых, взаимодействия между ионом магния и атомами кислорода в фосфорильной группе удерживают нуклеотид в четко определенных конформациях, которые могут быть специфически связаны ферментом…

…В-третьих, ион магния обеспечивает дополнительные точки взаимодействия между комплексом АТФ-Mg ²⁺ и ферментом, тем самым увеличивая энергию связывания.

Этот последний момент можно увидеть в трехмерных структурах АТФ, связанных с ферментами, проиллюстрированных на рис. 9.50 этого издания, где АТФ взаимодействует с остатком Asp через две молекулы воды, связанные с ионом магния: