doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-4-586-593


УДК 543.4/577.322

СРАВНЕНИЕ МЕТОДИК РАСЧЕТА ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ НА ОСНОВЕ ДЕКОНВОЛЮЦИИ ИНФРАКРАСНЫХ СПЕКТРОВ

Усольцев Д.А., Ситникова В.Е., Носенко Т.Н., Олехнович Р.О., Успенская М.В.


Читать статью полностью 
Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования:
Усольцев Д.А., Ситникова В.Е., Носенко Т.Н., Олехнович Р.О., Успенская М.В. Сравнение методик расчета вторичной структуры белков на основе деконволюции инфракрасных спектров // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2019. Т. 19. № 4. С. 586–593. doi: 10.17586/2226-1494-2019-19-4-586-593


Аннотация

Предмет исследования. Проведено сравнение двух различных спектроскопических методик количественного определения компонентов вторичной структуры двух глобулярных белков, имеющих разную вторичную структуру – человеческий сывороточный альбумин и свиной трипсин. Проанализирована вариативность и воспроизводимость каждой из методик. Метод. Вторичная структура белков определена с помощью двух распространенных спектроскопических методик количественной оценки вторичной структуры белков – деконволюции контура полосы поглощения амид I в инфракрасном спектре и деконволюция второй производной инфракрасного спектра в области частот амида I. Для данных методик использованы спектры после вычитания спектра растворителя из спектра раствора белка. Основные результаты. Сравнение двух спектроскопических методик показывает, что деконволюция второй производной инфракрасного спектра белков дает большую воспроизводимость по компонентам вторичной структуры при независимых экспериментах по сравнению с разложением спектра в диапазоне полосы поглощения амид I как для альбумина, так и для трипсина. Величина коэффициента вариации при деконволюции второй производной также имеет малую величину, следовательно, метод второй производной дает более точное определение вторичной структуры белков в отличие от разложения контура полосы амид I. Полученные результаты деконволюции второй производной лучше согласуются с расчетными методами и рентгеноструктурным анализом. Практическая значимость. Полученные экспериментальные результаты по сравнению с результатами разных методик количественного определения вторичной структуры белков позволяют выбрать наиболее точную методику расчета, которая, помимо оценки содержания белковых вторичных структур, также может предоставить информацию о структурной стабильности и динамике белка в различных средах.


Ключевые слова: вторичная структура белков, альбумин, трипсин, ИК-спектроскопия, вторая производная

Список литературы
  1. Berg J.M., Tymoczko J.L., Stryer L. Biochemistry. 5th ed. New York: W.H. Freeman, 2002.
  2. Yang H., Yang S., Kong J., Dong A., Yu S. Obtaining information about protein secondary structures in aqueous solution using Fourier transform IR spectroscopy // Nature Protocols. 2015. V. 10. N 3. P. 382–396. doi: 10.1038/nprot.2015.024
  3. Bandekar J. Amide modes and protein conformation // Biochimica et Biophysica Acta. 1992. V. 1120. N 2. P. 123–143. doi: 10.1016/0167-4838(92)90261-B
  4. Kauppinen J.K., Moffatt D.J., Mantsch H.H., Cameron D.G. Fourier self-deconvolution: a method for resolving intrinsically overlapped bands // Applied Spectroscopy. 1981. V. 35. N 3. P. 271–276. doi: 10.1366/0003702814732634
  5. Cameron D.G., Moffatt D.J. A generalized approach to derivative spectroscopy // Applied Spectroscopy. 1987. V. 41. N 4. P. 539–544. doi: 10.1366/0003702874448445
  6. Dousseau F., Pezolet M. Determination of the secondary structure content of proteins in aqueous solutions from their amide I and amide II infrared bands. Comparison between classical and partial least-squares methods // Biochemistry. 1990. V. 29. N 37. P. 8771–8779. doi: 10.1021/bi00489a038
  7. Сизиков В.С., Лавров А.В. Исследование погрешностей некоторых методов разделения перекрывающихся спектральных линий в условиях воздействия помех // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 5. С. 879–889.
  8. Byler M., Susi H. Examination of the secondary structure of proteins by deconvolved FTIR spectra // Biopolymers. 1986. V. 25. N 3. P. 469–487. doi: 10.1002/bip.360250307
  9. Surewicz W.K., Mantsch H.H. New insight into protein secondary structure from resolution-enhanced infrared spectra // Biochimica et Biophysica Acta. 1988. V. 952. P. 115–130. 
  10. Goormaghtigh E., Cabiaux V., Ruysschaert J.-M. Secondary structure and dosate of soluble and membrane proteins by attenuated total reflection Fourier-transform infrared spectroscopy on hydrated films // European Journal of Biochemistry. 1990. V. 193. P. 409–420. doi: 10.1111/j.1432-1033.1990.tb19354.x
  11. Guglielmellia A., Rizzutib B., Guzzi R. Stereoselective and domain-specific effects of ibuprofen on the thermal stability of human serum albumin // European Journal of Pharmaceutical Sciences. 2018. V. 112. P. 122–131. doi: 10.1016/j.ejps.2017.11.013
  12. Ge Y.-S., Jin Ch., Song Z., Zhang J.-Q., Jiang F.-L., Liu Y. Multi-spectroscopic analysis and molecular modeling on the interaction of curcumin and its derivatives with human serum albumin: A comparative study // Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. 2014. V. 124. N 265. P. 265–276. doi: 10.1016/j.saa.2014.01.009
  13. Ahmed M.H., Byrne J.A., McLaughlin J., Ahmed W. Study of human serum albumin adsorption and conformational change on DLC and silicon doped DLC using XPS and FTIR spectroscopy // Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology. 2013. V. 4. N 2. P. 194–203. doi: 10.4236/jbnb.2013.42024
  14. Chanphai P., Kreplak L., Tajmir-Riahi H.A. Aggregation of trypsin and trypsin inhibitor by Al cation // Journal of Photochemistry and Photobiology. B: Biology. 2017. V. 169. P. 7–12. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2017.02.018
  15. Sugio S., KashimaA., Mochizuki S., Noda M., Kobayashi K. Crystal structure of human serum albumin at 2.5 A resolution // Protein Engineering, Design and Selection. 1999. V. 12. N 6. P. 439–444. doi: 10.1093/protein/12.6.439
  16. Deepthi S., Johnson A., Pattabhi V. Structures of porcine beta-trypsin-detergent complexes: the stabilization of proteins through hydrophilic binding of polydocanol // Acta Crystallographica Section D. 2000. V. 57. P. 1506–1512. doi: 10.1107/s0907444901011143
  17. Berman H.M., Westbrook J., Feng Z., Gilliland G., Bhat T.N., Weissig H., Shindyalov I.N., Bourne P.E. The Protein data bank // Nucleic Acids Research. 2000. V. 28. P. 235–242. doi: 10.1093/nar/28.1.235
  18. Heinig M., Frishman D. STRIDE: a web server for secondary structure assignment from known atomic coordinates of proteins // Nucleic Acids Research. 2004. V. 32.W500–W502. doi: 10.1093/nar/gkh429


Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License
Информация 2001-2024 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика