Сравнение вторичной структуры белков с помощью ИК-, КД-спектров и рентгеновских кристаллографических данных.

Перечисленные в этой Лекции методы повышения разрешения инфракрасных спектров белков и полипептидов часто приводят к неоднозначным результатам. В этой связи был разработан принципиально другой подход, основанный на использовании ИК-спектров многих белков с известной вторичной структурой. Структура может быть определена с помощью рентгеновской кристаллографии и использована в качестве реперных спектров для определения неизвестной вторичной структуры белков. Такой подход подобен тому, который используется при интерпретации спектров кругового дихроизма белков.

В таблице (см. ниже) приводится сравнение содержания элементов вторичной структуры белков, определённое методами ИК-спектроскопии в области полос амид-I и амид-III, кругового дихроизма и рентгеновской кристаллографии. Из нее видно, что существует довольно хорошее соответствие между результатами ИК-спектроскопии и рентгеновской кристаллографии.

 

Таблица. Сравнение содержания элементоввторичной структуры белков с помощью ИК-спектров в области полос амид-I и амид-III, КД-спектров и рентгеновских кристаллографических данных.

 

 

Белок α-спираль β-слой β-поворот Случайный клубок Метод
α-хемотрипсин Амид-III
  Рентген
  Амид-I
  8-15 10-53 2-12 38-70 КД
Конканавалин А Амид-III
  Рентген
  Амид-I
  3-25 41-49 15-27 9-36 КД
Цитохром с Амид-III
  Рентген
  Амид-I
  27-46 0-9 15-28 28-41 КД
Гемоглобин Амид-III
  Рентген
  - Амид-I
  68-75 1-4 15-20 9-16 КД
IgG Амид-III
  Рентген
  Амид-I
Лизоцим Амид-III
  Рентген
  Амид-I
Миоглобин Амид-III
  Рентген
  Амид-I
  67-86 0-13 0-6 11-30 КД
Рибонуклеаза А Амид-III
  Рентген
  Амид-I
  13-30 21-44 11-22 19-50 КД
Трипсин Амид-III
  Рентген
  Амид-I

 

Однако надо заметить, что не стоит слишком переоценивать получаемые величины процентного содержания спиралей или неупорядоченных структур, поскольку эти данные всегда несколько субъективны, даже если основаны на точных значениях длин и углов связей. Неоднозначность возникает из-за неопределенности в выборе конкретного места в пептидной цепи – где кончается один элемент структуры и начинается другой. Выбор зависит не только от критериев, которыми пользуются различные исследователи для определения идеальных спиралей и слоев, но также и от того, насколько действительно регулярны эти области в белковой структуре. Поэтому наблюдаемое небольшое расхождение вычисляемых долей спиралей и неупорядоченных структур из рентгеновских данных и данных оптических методов представляется вполне ожидаемым

В заключение подчеркнем, что в настоящее время методы анализа ИК-спектров, используемые для количественной оценки содержания вторичных структур в белках, не лишены недостатков. Эти недостатки являются общими для всех спектроскопических методов низкого разрешения, включая метод кругового дихроизма. Поскольку потенциальные источники ошибок в методе кругового дихроизма и в методе инфракрасной спектроскопии различны, то представляется весьма целесообразным совместное использование обоих подходов для оценки содержания различных типов вторичной структуры в белках.