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.