ЯМР-спектроскопия полипептидов

Начиная с шестидесятых годов и вплоть до недавнего времени наиболее распространенными методами в этой области были дисперсия оптического вращения (ДОВ) и спектроскопия кругового дихроизма (КД) наряду с давшими важные результаты рентгеноструктурными исследованиями глобулярных белков (что, однако, дало немного информации о динамических свойствах полипептидов в растворе). Методы ДОВ и КД продолжают поставлять полезную информацию о влиянии физических изменений окружения полипептидов на их конформационное поведение как в растворе, так и (в более позднее время) для белковых мембран в твердом состоянии. [c.434]

Использование в ЯМР-спектроскопии более концентрированных растворов по сравнению с применяемыми в других спектральных методах может снижать правомочность сопоставления данных различных методов, поскольку в некоторых случаях [72] высокая концентрация вещества благоприятствует определенным конформациям (например, р-форме). Применение физических методов для конформационного анализа полипептидов рассмотрено в обзорах [73—75]. [c.443]

Полипептиды. Часть 15. Инфракрасная спектроскопия и кинетика синтеза полипептидов. [c.341]

Важно подчеркнуть роль, которую играет выбор размеров молекул при построении структуры такого типа. Как уже упоминалось, для того чтобы среди нескольких возможных структур выбрать наилучшую, которая имела бы минимум искажений и лучше всего согласовывалась с рентгеновскими данными, используют модели. Если структурная модель основана на неверных размерах молекул, то все-таки можно построить наилучшую структуру, но она будет иметь очень мало отношения к действительности. В настоящем случае можно весьма доверять структуре, предложенной Полингом и сотрудниками, по двум причинам. Во-первых, эта структура и наилучшие структуры, основанные на различных значениях межмолекулярных расстояний и углов между связями, были предложены до того, как был обнаружен экспериментально период, равный 1,5 А. Эта особенность несовместима ни с одной из других предложенных структур. Во-вторых, наличие а-спиральной структуры для полипептидов подтверждено множеством других методов исследования, а именно методом инфракрасной спектроскопии (стр. 106), методом светорассеяния, а также измерением гидродинамических свойств одних и тех же молекул, растворенных в соответствующих растворителях. [c.70]

В заключение необходимо остановиться еще на двух методах оценки вторичной структуры полипептидов и ряда белков электронной микроскопии и спектроскопии в инфракрасной области. Эти методы, соответственно, позволяют нам получить прямые доказательства существования а-спиралей и четко отметить тип вторичной структуры макромолекулы. Однако эти приемы исследования вторичной структуры существенно отличаются от вышеизложенных тем, что они не могут быть применены для изучения белков и полипептидов в растворе. [c.107]

При рассмотрении вышеизложенных методов становится очевидным, что каждый из них имеет те или иные недостатки. Так, измерение оптической активности еще не дает нам строгих доказательств существования а-спиралей, поглощение света при 190 ммк боковыми радикалами снижает точность ультрафиолетовой спектроскопии, при высушивании образцов для электронной микроскопии возникают различные артефакты и т. д. Все это, естественно, заставляет относиться с известной осторожностью к данным, получаемым каким-либо одним методом, и требует применения нескольких независимых приемов при изучении вторичной структуры белка или полипептида. Для ряда белков результаты, достигнутые с помощью различных методов, часто хорошо совпадают, тогда как в некоторых случаях они весьма противоречивы (табл. 4). Особенно четко это видно на примере рибонуклеазы. [c.112]

Среди известных синтетических полипептидов наиболее полная информация о гидродинамических и морфологических свойствах была получена для поли-"[-бензил-Ь-глутамата [88] (ПБГ), конформации молекул которого в растворах изучались методами светорассеяния [86, 91], вискозиметрии [86, 89], осмометрии, спектроскопии [90], поляриметрии [91, 88], диффузии и седиментации [95], а также методом ориентации в электрическом поле [92, 140—142, 269]. Все указанные исследования приводят к аналогичным результатам, согласно которым молекулы ПБГ в ряде органических растворителей (например, ж-крезоле), будучи скреплены внутримолекулярными водородными связями, могут существовать в виде жестких а-спиралей [93], имеющих гидродинамическую форму цилиндра диаметром = 15 А и длиной [c.606]

Общие сведения. Методы инфракрасной спектроскопии нашли применение уже в ранних исследованиях строения протеинов и подобных веществ [13—15, 36—40]. Было показано, что протеины дают обычную картину полос поглощения, включающих полосы при 3300 слг последние обусловлены группами НН, участвующими в образовании водородной связи. Имеются амидные полосы I и II в области 1600—1500 смг -, остальная же часть спектра определяется в основном природой компонентов аминокислот. Кроме того, некоторыми исследователями была замечена слабая полоса поглощения вблизи 3080 м , ориентировочно интерпретированная ими как дополнительное поглощение группы НН [40]. В последние годы исследования стали проводиться в больших масштабах благодаря развитию метода поляризованного излучения, который позволяет изучать внутреннюю ориентацию различных группировок. Кроме того, достигнуты успехи в приготовлении простых модельных полипептидов и в очистке самих протеинов. Применение этих усовершенствованных методов позволяет, несмотря на некоторые встречающиеся трудности, получать ценные сведения в данной области. [c.268]

Направление научных исследований фотохимия радиохимия электрохимические процессы в неводных растворителях химия твердого тела газовая хроматография ЯМР и ИК-спектроскопия изучение строения алкалоидов, полипептидов, метаболитов плесени и грибков сераорганические соединения химия стероидов. [c.273]

Ю. Н. Чиргадзе, Инфракрасная спектроскопия полипептидов и белков, в сб. Молекулярная биология , т. 1 (Итоги науки и техники, ВИНИТИ АН СССР), 1972. [c.353]

Низкотемпературная спектроскопия нащла применение при исследовании некоторых типов веществ, имеющих при комнатной температуре плохо разрешенные спектры (рис. 4.13), таких, как аминокислоты и полипептиды [36], целлюлозные материалы [82], сополимеры по-ливинилацетата и акрилата [53], углеводы [74, 75]. Метод можно использовать для того, чтобы различать вещества, спектры которых при комнатной температуре почти одинаковы (например, н-гексил-бромид и н-гептилбромид) [17]. [c.112]

Дифференциальная спектроскопия впервые была использована для сопоставления электронных спектров биополимеров, претерпевающих переходы на молекулярном уровне (денатурация белков, переходы спираль — клубок в полипептидах или ДНК и т. п.). Современные спектрометры позволяют сразу получать дифференциальные спектры, что удобно и для исследований процессов полимеризации можно осуществлять непрерывный мониторинг полимеризующейся системы вместо отбора проб или использования не слишком надежного дилатометрического метода. [c.320]

Инфракрасная спектроскопия менее информативна для изучения конформаций полипептидов в растворе по сравнению с более пригодными для этой цели другими спектроскопическими методами, однако оказалось возможным идентифицировать межмолекулярную водородную связь в пептидных моделях, основываясь на валентных колебаниях N—И. Характеристические частоты 3340 см- (N—Н, включенная в водородную связь) и 3420 см- (N—Н, не участвующая в водородной связи) относятся соответственно к конформациям с внутримолекулярной водородной связью, а частоты 3440 и 3460 СМ- — к растянутой конформации К-метиламидов N-ацетиламинокислот [30]. Наличие всех четырех указанных пиков позволяет оценить количество каждого конформера для этих соединений. Для этих пиков, однако, имеются различные отнесения [31]. [c.435]

Использование Раман-спектроскопии для установления конформаций полипептидов ограничивается поли ( -аминокислотами), однако для этой цели могут быть использованы и характеристические частоты амидной полосы I, полученные в водных растворах с использованием лазерной Раман-техники [33]. [c.435]

Примеры использования природной флуоресценции полипептидов для описания их конформационного поведения приведены в предыдущих разделах. В развитие этого подхода предложено вводить ковалентно связанные информирующие группы (флуорофо-ры [64, 65] илн спиновые метки [66] — группировки, содержащие локализованные неспаренные электроны), что позволяет исследовать соседние с этими группами участки с помощью флуоресцентной спектроскопии и электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), соответственно. В разд. 23.7.3.3 приведены ссылки на работы по аналогичным исследованиям меченых пептидов методом КД. [c.442]

Хотя из всего набора спектроскопических методов — инфракрасной и рамановской спектроскопии, ДОВ, КД, ЯМР, флуоресцентной и ЭПР-спектроскопии, часто лишь одна (лучше остальных) подходит для определенного конформационного исследования, все же полученная с ее помощью информация почти неизменно успешно дополняется данными, полученными с использованием другого метода. В предыдущих разделах неоднократно указывалось на множество примеров применения более чем одного спектроскопического метода примерами этого из области олигопептидов могут служить исследования защищенных олигомеров -аланина (ИК и КД) [15, 70], аналогов -валина и -норвалина [70] и грамицидина А [56] (ЯМР и КД). Хороший растворитель для олигопептидов, полипептидов и белков, гексафторизопропанол, используется для сравнительных исследований с применением ИК, ДОВ и КД [c.443]

Последовательность аминокислотных остатков в полипептид-,ной цепи называется ее первичной структурой. Определение пер.-вичной структуры производится путем частичного гидролиза белка с помощью специфических протеаз, катализирующих расщепление пептидной связи лишь между определенными остатками. Так, трипсин атакует лишь те пептидные связи, которые образованы СО-группами остатков основных аминокислот — Apr или Лиз. В результате образуется смесь коротких полипептидных цепей, олигомеров. Такие короткие цепи называются пептидами. Их исследование производится посредством химических и физико-химических методов (хроматография, масс-спектроскопия). Воздействуя другим ферментом, можно разрезать белок по другим связям, получить смесь других пептидов. N- и С-конце-вые остатки белка (см. стр. 68) определяются в результате их химической модификации, предшествующей частичному гидролизу. Зная строение пептидов, полученных при специфическом расщеплении различными ферментами, можно установить первичную структуру белка. Допустим, что белковая цепь имеет структуру [c.73]

Жидкокристаллическая фаза может быть легко обнаружена. Она характеризуется двойным лучепреломлением и обладает оптическими свойствами холестеричеокого жидкого кристалла. Наблюдается также заметное изменение вязкости при переходе изотропного раствора в жидкокристаллический. На рис.1 представлена зависимость относительной вязкости ПБГ от концентрации полимера в дихлорметане [8]. Фактически именно это резкое изменение свойств раствора привело к заключению о существовании лиотропного жидкокристаллического состояния в полипептидах. Эллиот и Амброз [9] открыли жидкокристаллическую фазу в процессе испарения растворителя из раствора ПБГ, который использовался для получения ориентированной пленки-препарата с целью изучения конформации синтетических полипептидов методом ИК-спектроскопии. [c.185]

Были изучены сополимеры бутадиена и у-бензилнЬ-глутамата (Б-Г), стирола и у-бензил-Ь-глутамата (С-Г), бутадиена и карбо-бензокси-Ь-лизина (Б-КК), стирола и карбобензокси-Ь-лизина (С-КК), бутадиена и Ы -оксипроиилглутамина (Б-ОГ). Эти сополимеры исследовали в сухом состоянии и в различных растворителях методами дифракции рентгеновских лучей и электронной микроскопии, инфракрасной спектроскопии и кругового дихроизма. В сополимере Б-ОГ цепи поли-М -оксипронилглутамина растворимы в полярных и неполярных растворителях, но даже в растворе в акриловой кислоте их конформация такая же, как и у гидрофобных полипептидов. Свойства сополимера Б-ОГ описаны в следующих разделах. [c.244]

Инфракрасную спектроскопию для исследования строения различных полипептидов использовали Ленорман [794], Шиго-рин, Михайлов и Клюева [7951 и другие [796—801]. [c.257]

Измерения спектров в поляризованном инфракрасном излучении являются прямым методом распознавания вытянутой и свернутой форм волокнистых белков, причем признаки их точно те л< е, что и в случае синтетических полипептидов (см. выше). Классический опыт Астбери по вытягиванию волоса, нагретого паром, показал, что дифракционная картина рентгеновских лучей изменяется при этом от вида, характерного для свернутой формы, до вида, характерного для вытянутой формы. Методом инфракрасной спектроскопии с поляризованным излучением это было подтверждено по величине дихроизма пептидных полос, причем измерения велись с целым волосом в области обертонов [95, и с его срезом — в области фундаментальных частот [96]. Этими опытами было показано также, что ни одна из этих двух форм не является полностью а- или полностью Р-формой. Поскольку рентгенография показывает, по-видимому, что каждая из этих последних люжет быть получена в чистом виде, то следует предположить зависихюсть результатов инфракрасной спектроскопии от того факта, что какая-то часть образца не имеет достаточно четкой кристаллической структуры, т. е. не дает и соответствуюш,его отражения рентгеновских лучей. [c.320]

Были заслущаны также доклады С. Кримма (США) Инфракрасная спектроскопия и структура полимеров и Ф. Бови (США) Изучение конформаций полипептидов при помощи спектров ЯМР и оптических методов , а также лекция А. А. Берлина (СССР) Успехи и тенденции в развитии химии полимеров с сопряженными связями и пленарный доклад В. А. Каргина (СССР) Надмолекулярные структуры в полимерах и их связь с химическими процессами . [c.16]

По данным рентгенографии, дисперсии оптического вращения и ИК-спектроскопии, цепи полипептидов могут находиться в трех конформациях а-спираль, р-форма (цепи почги вытянуты) и статистический клубок [1321, 1322]. Ненарушенная а-спираль является формально иррациональной спиралью. В каждом ее витке содержится приблизительно 3,6 аминокислотных остатка. Две пептидные группы, разделенные в цепи еще двумя такими группами, связаны между собой водородной связью. В результате получаются 13-членные циклы (рис. 6.47). [c.338]

Как известно, молекулы белка построены из большого числа аминокислот. Поэтому при изучении структуры белка методом ИК-спектроскопии нельзя просто воспользоваться теми данными, которые были получены при исследовании полипептидов. В работе [137] изучали зависимость конформации от состава аминокислот для тех синтетических полипептидов, которые моделируют составные части белков. Было показано [1895, 1896], что при денатурировании дезоксирибонуклеиновых кислот в их спектрах исчезают полосы при 1645 и 1680 см и вместо них появляются полосы при 1660 и 1690 см- . Первые две полосы соответствуют регулярным водородным связям между звеньями пурина и пиримидина, которые придают прочность двойной спирали. Исследования проводили с использованием растворов в тяжелой воде. В работе [136] обсуждается необходимость спектроскопического изучения биополимеров, находящихся в Н2О и ВгО, поскольку эти жидкости являются их естественными растворителями. Там же рассмотрены соответствующие методики исследования. Изучены конформацион-ные изменения, происходящие при денатурации белков плазмы крови [1314, 1315J. Исследованы колебания пролинового кольца в пoли-L-пpoлинe [257, 259], который является составной частью многих белков. Был сделан вывод, что полосу при 1440 см можно использовать только для определения содержания остатков иминокислот в молекуле полипептида. [c.344]

Метод спектроскопии ЯМР С также полезен при изучении конформаций полипептидов. Зависимость химических сдвигов сигналов С от характера вторичной структуры установлена для поли(Р-бензил- -аспа-рагиновой кислоты) [15], для циклопептидов с пролиновым фрагментом [16]. [c.411]

Приготовление других оптически активных полимеров, так же как и получение синтетических полипептидов и полинуклеотидов (раздел Г и О), доставляет много трудностей химикам, занимающимся синтезом полимеров. Это в значительной степени обусловлено поисками возможных стереорегулярных конформаций этих полимеров в жидкой фазе. В самом деле, из данных инфракрасной спектроскопии для изотактического полистирола следует, что этот полимер, по-видимому, сохраняет свою спиральную структуру в сероуглеродном растворе ИЗО, 131]. Но в полимерах, не имеющих асимметрических заместителей, как правая, так и левая спирали (если спиральная конформация существует) должны иметь одинаковую вероятность. Однако введение асимметрических боковых групп будет, вероятно, способствовать отбору предпочтительной структуры, что обусловлено взаимодействием боковых групп с основной полимерной цепью. Данные рентгенографических исследований также говорят о том, что на кристалличность изотактических полимеров очень сильно влияет природа заместителей у основной цепи [132]. Что касается оптически активных полимеров, то ДОВ, естественно, станет очень полезным и мощным методом исследования структуры таких полимеров. Речь идет не только о характеристическом вращении звеньев полимерной цепи, с которым связан удобный способ идентификации и характеристики этих полимеров, но и о том, что сама природа однонаправленной спиральной конформации (если таковая существует в растворах) может обусловливать заметный дополнительный вклад и оптическое вращение. Однако до сих пор в литературе имеется очень мало данных по ДОВ рассматриваемых полимеров такое положение, безусловно, будет исправлено в ближайшие годы. [c.123]

Недавние исследования мономолекулярных слоев полимеров способствовали получению данных о стереохимической конформации и конфигурации макромолекул. Так, Малкольм [631 уточнил вопрос о преимущественной конформации полипептидов в мономолекулярных слоях, расположенных на поверхности воды. До этого считалось, что макромолекулы имеют вытянутую форму аналогично мономолекулярным слоям на границе раздела фаз вода — воздух. Известно, что N-дейтерированные полипептиды легко вступают в реакцию обмена с водородом в том случае, если они находятся в растворе или способны к образованию водородных связей с растворителем. С другой стороны, скорость реакции обмена мала, когда полипептид свернут в спираль. Основываясь на этом положении, были исследованы мономолекулярные слои в растворе 0,01 н. НС1 дейтерированных полипептидов полимеров D-a-амино-н-масляной кислоты, 0,Ь-лейцина, у-метил-Ь-глутамата, у-этил-Ь-глутамата и у-бензил-Ь-глутамата. После выдерживания на поверхности в течение 10 мин мономолекулярные слои исследовали методом ИК-спектроскопии. Во всех случаях дейтерообмен почти не происходил н спектры были идентичны спектрам макромолекул, имеющих форму а-спиралей. Дейтерообмен возрастал при повышении температуры и pH среды. Одновременно наблюдался переход макромолекул в -спирали. В дополнение к сказанному необходимо отметить, что площади удельных поверхностей (области экстраполяции), полученные для полимера в растворе 0,01 н. НС1, находятся в хорошем согласии с минимальными величинами, рассчитанными по данным рентгенографии для отдельных полимеров, имеющих конформацию а-спиралей. [c.548]

Исследованиям амидной группы методом инфракрасной спектроскопии уделялось много внимания, но, несмотря на большое число работ, в этой области существует еще много неясного. Поскольку в полиамидах пептидная группа встроена в углеводородную цепь, ее исследование очень важно для полипептидов, и в частности для белков. [c.532]