Fizikai paraméter: hőmérséklet

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Fizikai paraméter: hőmérséklet"

Kinga Dudás
5 évvel ezelőtt
Látták:

Fehérjék stabilitása: stabilitási fázisdiagram, extrém körülmények, termofil és iezofil enzimek meller László Destabilizáló környezeti araméterek Fizikai magas hőmérséklet alacsony hőmérséklet nyomás

1 Fehérjék stabilitása: stabilitási fázisdiagram, extrém körülmények, termofil és iezofil enzimek meller László Destabilizáló környezeti araméterek Fizikai magas hőmérséklet alacsony hőmérséklet nyomás Kémiai urea nagy koncentrációban GuHl [guadinium klorid] nagy konc. Fizikai araméter: hőmérséklet Kétállaotú modell: natív N és denaturált D HH D -H N H H H + d + d Az átmeneti hőmérsékleten -n: G N G D azaz: G G D -G N G H D - N ha független a hőmérséklettől: H + d H + H + d + ln

2 H d H H + + H H H + + ln d H H H H G ln ln G c G c G max NAÍV DENAURÁL DENAURÁL ABILI ABILIÁ G N D e w w

3 Hideg denaturáció Gyakran alatt Méréstechnikai roblémák Megoldás: más denaturáló ágens használata: destabilizáció, c emelkedik. a víz fázisdiagramjának kihasználása: nyomás alatt akár - -ig le lehet menni Mioglobin PGK

4 A víz fázisdiagramja A nyomás-hőmérséklet fázisdiagram Miért érdekes a nagy nyomás? Milyen nagy nyomás? Miért ne? termodin. aram.,,.. A bioszférában 1 bar 1 kbar echnikailag nehéz 1 bar-os atmoszférában élünk emberi élet 1 bar 1 kpa max. nyomás a bioszférában:1 kbar mélytengerek 1 Ma fehérje szerkezetváltozások 5-1 kbar.5-1 GPa a víz megfagy szobahőm.-en 1 kbar 1GPa Olyan adatok nyerhetők amelyek 1bar-on is értelmezhetőek a bolygók közontjában ~ Mbar 1 GPa a laboratóriumban elért néhány Mbar n.1 GPa 1 bar,1 MPa 1 kbar 1 MPa 1 kbar 1GPa 1Mbar1GPa

5 Milyen hatása van a nyomásnak? Le-hatelier-Braun-elv nyomás <-> térfogat nyomás V 1 V nyomás <-> térfogat nyomás Milyen hatása van a nyomásnak a fehérjékre? Nyomásdenaturáció V 1 V Fehérje oldatok G ln K R V V ln K + konst. R V rotein V atom +V void +V hydration

6 Nyomásdenaturáció: lizozim Nyomásdenaturáció: lizozim Amide II 75mg/ml back to.1 MPa Amide I max. osition [cm -1 ] 1/ 6.95 kbar 695 Amide II intensity [a.u.] 1/ 5.83 kbar 583 amide I 9 MPa.1 MPa A nyomás-hőmérséklet fázisdiagram A hőmérsékleti és nyomásdenaturáció egységes termodinamikai leírása A kétállaotú modell: N <-> D GG D -G N Egy referenciaontból indulva integráljuk ki a dg -dt+vd mennyiséget a, ontig: G, G + dt + Vd

7 1 ln G V G α β ahol: V β / V / / α / az ún. komresszibilitási faktor, a hőtágulási együttható, az állandó nyomáson mért fajhő esetén: 1 ln + G V G α β Ha α > β /,akkor a G, ontok a síkon egy elliszist határoznak meg A denaturációs ontokon: G Másodfokú -ben is és -ben is!

létezik? Intermolekuláris kölcsönhatások?

8 Kísérleti eredmények - fázisdiagramokra Mennyire igaz ez a kétállaotú modell a valódi fehérjékre, fehérjeoldatokra? Mioglobin Lizozim sak egy denaturált állaot létezik? Intermolekuláris kölcsönhatások? Mioglobin: FIR sektroszkóia Mioglobin: fázisdiagram hideg hő nyomás

9 Lizozim: FIR ektroszkóia Lizozim: nyomásdenaturáció Amide II 75mg/ml back to.1 MPa Amide I max. osition [cm -1 ] Amide II intensity [a.u.] 1/ 6.95 kbar 695 1/ 5.83 kbar 583 amide I 9 MPa.1 MPa Lizozim: hődenaturáció Lyzozim: - fázisdiagram P1.5 kbar []

10 Nyomás-hőmérséklet fázisdiagram: a valóság G G P hideg ˆ β + nyomás + ˆ α hő A +... V + V + intermolekuláris kh.: aggregáció conc! nyomás- és hidegdenaturáció: V hődenaturáció: P Aggregációra hajlamos intermedierek keletkezése nyomáskezelés hatására mioglobin Absorbance ν [cm -1 ] Nyomáskezelt kontrol [ ] heat Intermolekuláris kölcsönhatások és a nyomás Intermolekuláris kölcsönhatások és a nyomás tiikus nyomás kbar MPa

vastag falú edény kis térfogató gyémántcella A nagy nyomás technikája

11 Aggregátumok disszociációja nyomással élda: mioglobin Aggregátumok disszociációja nyomással élda: mioglobin A nagy nyomás technikája vastag falú edény kis térfogató gyémántcella A nagy nyomás technikája Nagyon vastag és szilárd falú edény bomba kb 1 cm minta 1 mm 3 otikai ablak

12 A nagy nyomás technikája DA diamond anvil cell Nagyon kicsi felület ill. térfogat,5mm ~1 nl Alkalmazások

ermofil és iezofil fehérjék Extremofil mikroorganizmusok Nyomáskezelt izza az

extrém hőmérsékleten >1 extrém nyomáson több 1 bar extrém kémiai körülmények

Ezekből izolálhatók a termofil és iezofil fehérjék Hogyan változik a

hermohiles, a tye of extremohile, roduce some of the bright colors of Grand

genome sequenced was Methanococcus jannaschii, a microbe that lives near

13 ermofil és iezofil fehérjék Extremofil mikroorganizmusok Nyomáskezelt izza az egyik nagynyomásos konferencián Nyomáskezelt élelmiszerek egy jaán áruházban extrém hőmérsékleten >1 extrém nyomáson több 1 bar extrém kémiai körülmények savas v. lúgos között élnek. Pl. a tenger mélyén, hőforrások közelében, stb. Ezekből izolálhatók a termofil és iezofil fehérjék Hogyan változik a fázisdiagram? hermohiles, a tye of extremohile, roduce some of the bright colors of Grand Prismatic ring, Yellowstone National Park he first extremohile to have its genome sequenced was Methanococcus jannaschii, a microbe that lives near hydrothermal vents,6 meters below sea level, where temeratures aroach the boiling oint of water and the ressure is sufficient to crush an ordinary submarine. Image credit: NOAA

Példa: HP16,5 fehérje a Methanococcus jannaschii-ból Nyomástűrés Nem túl nagy kihívás: bioszférában max. 1 kbar normál fehérjestabilitás kb 5 kbar.

14 Példa: HP16,5 fehérje a Methanococcus jannaschii-ból Nyomástűrés Nem túl nagy kihívás: bioszférában max. 1 kbar normál fehérjestabilitás kb 5 kbar. Mélytengeri élőlények Pl: Enzimműködés és extrém körülmények Figure 3. Heat-ressure iso-rate contour lots of 95 % inactivation of urified banana PME in mm ris-hl buffer, H 7. for a total rocess time of 3 min k min-1 based on A the classical thermodynamic model eq 4; B the third-degree thermodynamic model eq 6; From: Binh Ly-Nguyen1 et al, Effect of Mild-Heat and High-Pressure Processing on Banana Pectin Methylesterase: A Kinetic tudy Irodalom Privalov PL. old denaturation of roteins. rit Rev Biochem Mol Biol. 199;54: Meersman, F., meller, L., Heremans, K 5 Extending the ressure-temeratura state diagram of myoglobin Helv. him. Acta 88, ölgyesi, F., Böde s., meller, L., Kim, K. K., Heremans, K., Fidy, J. 4 Pressure activation of the chaerone function of small heat-shock roteins ell. Mol. Biol. 5, F. Meersmann, L. meller, K. Heremans A comarative study of cold-, ressure- and heat-induced unfolding and aggregation of myoglobin Biohys. J L. meller Pressure-temerature hase diagram of biomolecules Biohys. Biochim. Acta L. meller, P. Rubens, K. Heremans 1999 Pressure effect on the temerature induced unfolding and tendency to aggregate of myoglobin Biochemistry meller László: A fehérjék konformációs és dinamikai tulajdonságai. Új eredmények nagy nyomással kombinált infravörös és fluoreszcencia sektroszkóiai módszerekkel. MA doktori értekezés Ly-Nguyen B, Van Loey AM, mout, Verlent I, Duvetter, Hendrickx ME. Effect of Mild- Heat and High-Pressure Processing on Banana Pectin Methylesterase: A Kinetic tudy J Agric Food hem. 3 Dec 31;517: htt://bartlettlab.ucsd.edu/research.html

Hasonló dokumentumok

Fizikai paraméter: hőmérséklet

Fizikai paraméter: hőmérséklet Fehérjék stabilitása: stabilitási fázisdiagram, extrém körülmények, termofil és iezofil enzimek Smeller László Destabilizáló környezeti araméterek Fizikai magas hőmérséklet alacsony hőmérséklet nyomás