ЯМР-спектроскопия протеинов

Постановка задачи и пути ее решения в значительной степени определяются особенностями исследуемого объекта. В данной главе проведено последовательное изложение проблем ЯМР-спектроскопии в приложении к каждому из классов биологических молекул протеинов, нуклеиновых кнслот, полисахаридов и липидов. [c.97]

Для того, чтобы методы двумерной спектроскопии ЯМР получили широкое распространение при решении задач установления структуры молекул, все надежды на определение структуры протеинов связывались с изучением зависимости ЯЭО от расстояния. [c.118]

Наряду с методами двумерной спектроскопии ЯМР существуют еще два распространенных биохимических метода селективное дейтерирование аминокислот определенного типа и сравнение с широким классом гомологов протеинов, в котором замещается лишь небольшое число аминокислот в последовательности. Несмотря на то что оба эти метода были известны задолго до того, как двумерная спектроскопия стала бурно развиваться и нашла широкое применение, только сейчас эти методы стали применяться действительно эффективно благодаря развитию современных методов молекулярной биологии. Селективное дейтерирование в основном проводится исходя из того, что наибольшее сродство к клеткам в питательной среде обнаруживают аминокислоты именно в дейтерированном состоянии, так как это непосредственно обеспечивает встраивание соответствующих аминокислот в молекулу протеина. Однако так как при этом изотопозамещенные аминокислоты не только непосредственно встраиваются в молекулу протеина, но и участвуют в превращениях, а также могут быть использованы при образовании других аминокислот, селективность дейтерирования существенно пони- [c.130]

Двумерная спектроскопия в данном случае является самым элегантным методом исследования. Если известно, какая из аминокислот анализируется, и где она расположена в последовательности, то можно охарактеризовать тип спиновой системы, соответствующей данному фрагменту, а для каждого типа подобрать наиболее подходящий метод. Если удается однозначно установить, какие из аминокислот (одна или несколько) расположены по соседству с данной аминокислотой и таким образом определить фрагмент последовательности, то можно провести согласование данного фрагмента с фрагментом в известной последовательности. Простейший вариант реализуется тогда, когда аминокислота встречается в протеине только один раз. В этом случае для определения последовательности отсутствует необходимость в получении данных о соседних аминокислотах. [c.134]

В то же время существуют неоспоримые аргументы в пользу применения твердотельного ЯМР в биологии величины, отражающие зависимость от направления, которые усредняются за счет быстрых движений в растворителе, содержат весьма важную и часто однозначно интерпретируемую дополнительную информацию о структуре исследуемых веществ. Кроме того, в биологических системах содержатся компоненты, нерастворимые в воде, В основном они образуют надмолекулярные структуры. К ним относятся мембраны, рассмотрение которых будет проведено нами в дальнейшем, волокнистые протеины, строение которых напоминает структуру коллагена. Коллаген является компонентой клеточного остова. К ним относятся также большие системы, состоящие из большого числа отдельных компонент, каждая из которых является водорастворимой, таких, как актомиозиновая система мышечных клеток или фрагментов, входящих в состав сложных вирусов. Эти системы иногда могут кристаллизоваться, и в этом случае, конечно, они могут достаточно эффективно анализироваться с использованием методов рентгеноструктурного анализа. В ряде случаев эти системы можно ориентировать в сильных постоянных магнитных полях за счет наличия у них магнитных дипольных моментов, что существенно упрощает проблемы, возникающие в ЯМР-спектроскопии. [c.144]

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 электрохимия химия фтора и фтористых соединений фтористый водород как растворитель химия гетероциклических и ароматических соединений мостико-вые кольцевые системы протеины и терпены кинетика деградации полимеров использование меченых атомов в изучении высокомолекулярных веществ реакции переноса протона газожидкостная хроматография применение методов рентгеновской дифракции к изучению строения кристаллов и молекул микроволновая спектроскопия кинетика окислительновосстановительных реакций в растворе и твердом состоянии гетерогенный катализ теория, расчет и определение строения молекул. [c.258]

ЯМР протеинов относится к числу достаточно хорошо разработанных методов и позволяет получить информацию о динамических процессах в протеинах и о взаимодействии с субстратами и молекулярными структурами. Эта информация едва ли может быть получена другими методами. Среди последних достижений в этой области следует отметить определение пространственной структуры протеинов с помощью двумерной ЯМ Р-спектроскопии, основные принципы которой разработали Рихард Эрнст и Курт Вютрих. Применение этих новых методов в биохимии и биофизике приобретает все большую актуальность, хотя еще несколько лет назад их использование в этих областях казалось нереальным. [c.97]

В корреляционных 2М-спектрах больших молекул с многосвязанной спиновой системой, полученных в полной корреляционной спектроскопии, могут появиться кросс-пики между всеми парами ядер, даже если эти ядра непосредственно не связаны. Эта особенность позволяет определить подспектры, получаемые из фрагментов такой сложной молекулы, как протеин. В отличие от методов эстафетного переноса когерентности (разд. 8.3.4) в рассматриваемом выше методе не требуется информация о значениях констант взаимодействия. [c.532]

Ароматичность порфиринового макроцикла широко изучалась методом ЯМР-спектроскопии [2]. Кольцевой ток, обусловленный делокализацией в порфириновой системе, использовался для исследования агрегации и большого числа других явлений. Вследствие деэкранирования жезо-протонов их сигналы появляются в спектре ПМР приблизительно при 10 млн (б) (химический сдвиг протонов бензола 7,2 млн ), а сигнал экранированного протона группы N—Н между —2 и —5 млн . Измерение химических сдвигов в ЯМР спектрах Н и С осложняется наличием концентрационной зависимости, обусловленной главным образом образованием слоев молекул в растворе [2]. При сближении молекул порфирина в растворе кольцевой ток одной из них вызывает сдвиг в сторону сильных полей линий в протонном и углеродном спектре заместителей другой молекулы. Анализ таких сдвигов используют для определения геометрической структуры этих димеров или более высоких агрегатов (в растворе). Гораздо чаще ЯМР-исследо-вание применяют для идентификации боковых цепей и определения изомерной чистоты порфиринов. При решении этих задач с большим успехом применялись сдвигающие реагенты 17]. Были исследованы также парамагнитные ЯМР-спектры гемов и гемо-протеинов [8]. В случае низкоспиновых цианоферригемов или гемопротеинов [8] неспаренный электрон вызывает чрезвычайно сильный сдвиг резонансных линий порфирина, которые таким образом далеко отходят от сигналов растворителя или протеиновых остатков. Величина смещения непосредственно зависит от спиновой плотности в геме, поэтому в ней отражаются малейшие возмущения, происходящие в физиологических условиях, когда гемо-протеин выполняет свою биологическую функцию, [c.393]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология