太赫兹光谱蛋白质化学半岛综合体育官方APP下载德甲的应用程序

罗伯特·j .驯鹰人

化学与生物工程系、ChELSI学院、谢菲尔德大学,谢菲尔德S1 3 jd,英国。电子邮件:(电子邮件保护)

介绍

Terahertz-time域光谱(THz-半岛综合体育官方APP下载德甲TDS)开发了自1980年代末,当脉冲产生的电磁辐射在太赫兹频段被成功和在时域中发现。这项发明使3-50厘米的区域¹(0.1 - -1.5太赫兹)调查。这部分的电磁波谱以前很难研究使用远红外光谱作为传统光源的力量弱在这个地区。半岛综合体育官方APP下载德甲THz-TDS使用飞秒脉冲激光与半导体材料可见砷化镓等产生的太赫兹脉冲的能力与皮秒时间分辨远红外分析分辨率和折射率的测定。这项技术已被广泛接受的物理化学社区,在2000年,第一个蛋白质和DNA的分析尝试。¹蛋白质的初步结果是定性为单调增加,吸光度随着频率增加,这可能被视为一个集体模式红外活性。这些早期的太赫兹光谱,而离散的山峰,刺激了世界各地的研究小组试图找到这种新技术应用领域的蛋白质化学。年长的远红外光谱领域还精力充沛,因为它重叠THz-TDS(50厘半岛综合体育官方APP下载德甲米之间的光谱范围¹和100厘米¹),并提供详细的光谱,分析THz-TDS旁边。本文将审查的最新研究使用THz-TDS蛋白质和多肽,p锗激光(75 - 85厘米¹)和远红外傅里叶变换光谱学低于350厘米半岛综合体育官方APP下载德甲¹。

氢键,集体模式和独立模式

自1960年代以来,远红外傅里叶变换光谱学(远红外红外)已经被应用到一系列相关分子,包括聚酰胺(半岛综合体育官方APP下载德甲一个氨基酸的聚合物)n-methylacetamide (NMA),最简单的分子肽键。分析NMA建议50厘米之间的吸收光谱¹和350厘米¹主要是模式与氢键拉伸(NMA模式在100厘米吗¹和200厘米¹)和肽骨干弯曲和扭转(NMA模式在198厘米¹和290厘米¹)。²聚酰胺的分析支持了假设吸光度超过50厘米¹主要是通过氢键和肽链模式。虽然这工作是有益的,它是不容易翻译的光谱更大的蛋白质。溶菌酶,例如,有一个广泛的激烈乐队集中在150厘米¹和第二个小乐队在320厘米¹一个模式反映在其他蛋白质。解释蛋白质广泛激烈的乐队150厘米左右¹是有争议的;它可能是由于个人的组合模式与肽相关骨干,和分子内氢键拉伸+集体在蛋白质结构模式。吸光度的单调增加,上升频率观察到3厘米之间¹和67厘米¹使用THz-TDS,可能的前缘广泛强烈的乐队远红外傅立叶变换红外光谱观察到。研究小组有不同解释蛋白质的吸光度低于350厘米¹,一些有利于集体的诠释方式³和人口的分子内氢键模式,⁴取决于他们是否接近这个主题从太赫兹纪律或远红外纪律,分别。

集体模式和分子内氢键的人口模式的一种蛋白质的三级结构高分子的函数。这提供了的机会使用远红外红外或THz-TDS研究蛋白质结构和结构的变化。太赫兹光谱法研究蛋白质动力学的使用是特别感半岛综合体育官方APP下载德甲兴趣的,因为它可以补充当前核磁共振(NMR)的方法。一个关键研究使用THz-TDS研究细菌视紫红质,光敏膜蛋白Halobacterium salinarum。⁵它是一个主要以照片呈现的质子泵,以七个螺旋跨膜段与发色团。发色团有一系列的光活化的状态,可以由其UV / vis光谱,成为一个优秀的蛋白质的研究。0之间的频率测量太赫兹和1.5太赫兹(0-50厘米¹)表明,有一个净吸光度的增加使光敏化状态相比,静止状态。另一项研究使用远红外傅立叶变换红外光谱研究Rieske蛋白质栖热菌属嗜热微生物。⁴Rieske蛋白参与了电子转移反应和有一个核心有两个半胱氨酸和两个组氨酸残基持有两个铁原子形成一个电子受体/捐赠者。蛋白质的光谱与pH值的变化转移,这是解释的内部氢键人口的变化。这一领域的努力有很多承诺,将在未来几年值得关注。

另一个用于太赫兹光谱,仍处于起步阶段,研究应用高阶蛋半岛综合体育官方APP下载德甲白质结构包括复合物、临时和刚性结构,如病毒衣壳粒子的交互。分析多瘤病毒衣壳组装、使用远红外红外同步辐射光源,表明相当激进的吸光度光谱存在差异低于300厘米¹(见图1)之间未装配的衣壳粒(衣壳子单元)和完成的衣壳(72衣壳粒/衣壳组成的)。⁶目前尚不清楚这个观察到的变化是由于氢键的明显不同人口中衣壳结构或集体模式的检测在病毒衣壳壳。

水化层

可能是最具争议的研究领域使用太赫兹光谱在蛋白质研究水化层使用。半岛综合体育官方APP下载德甲发现这工作有争议的计算,该方法检测到一个“扩展动力水化层”20从蛋白质的表面(这占约八水分子厚的一层)。⁷吸光度(75 - 85厘米¹)没有与蛋白质浓度的增加线性上升但拐点符合水化层重叠的蛋白质浓度上升(见图2)。这个水化层明显比这个厚测量中子散射和NMR弛豫。早期的工作在这个领域使用p锗激光作为光源。这立即阻碍其他实验室验证这些结果p锗激光不容易访问蛋白质科学家。最近的一项研究使用THz-TDS研究肽样品在水环境中。⁸它测量吸光度的变化不是线性肽浓度,但有一个拐点,符合一个水化层厚12和17岁之间。THz-TDS广泛使用,可以使蛋白质科学家使用一个可访问的技术来研究这一现象。

水化层的一种新的分析方法在蛋白质引发了一系列激动人心的可能性。如果一层水20厚确实存在,它可以扮演一个角色在长途蛋白质(> 2)之间的相互作用和蛋白质与小分子。对蛋白质化学家研究蛋白质复杂的自组装或(药物目标)小分子(药物)相互作用,这可能是无价的。如果验证扩展动力水化层,下一个需要回答的问题是“它”是什么?它可以解释为氢键人口是大体积的水明显不同。然而,没有理由假定水化层是纯水。蛋白质有带电氨基酸侧链与水接触;阳离子和阴离子可以形成静电债券与这些侧链,反过来,修改水的氢键人口在蛋白质。反过来,其他小分子可能修改氢键或交互终与蛋白质表面或坐在“扩展的水化层”,在这种现象中发挥作用。

结论

太赫兹光谱可能是一种半岛综合体育官方APP下载德甲非常有用的分析技术对蛋白质科学家。然而,这种方法仍处于起步阶段。才能成为一个可靠的技术,工作需要做验证太赫兹光谱的结果。半岛综合体育官方APP下载德甲这是最好使用正交方法,结合太赫兹光谱分析与更传统的分析技术来展示这项技术的效用。分子动力学模拟验证分析中也扮演一个角色在太赫兹范围内,特别是在传统技术不可用太赫兹光谱进入更广泛的使用。半岛综合体育官方APP下载德甲

引用

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