FEHÉRJÉK A MÁGNESEKBEN. Bodor Andrea ELTE, Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium. Alkímia Ma, Budapest,

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "FEHÉRJÉK A MÁGNESEKBEN. Bodor Andrea ELTE, Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium. Alkímia Ma, Budapest,"

Gyula Kerekes
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 FEHÉRJÉK A MÁGNESEKBEN Bodor Andrea ELTE, Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium Alkímia Ma, Budapest,

2 I. FEHÉRJÉK: L-α aminosavakból felépülő lineáris polimerek α H 2 N CH COOH amino csoport R karboxil csoport R-oldallánc: Savas (Glu) Bázikus (Arg) Apoláris (Leu) Poláris (Ser) H 3 N + CH COO _ R ikerionos szerkezet L-alanin D-alanin ikerionos szerkezet 20 természetes aminosav

3 Hogyan alakulnak ki a láncok? Két aminosav maradék között amid-, vagy peptid kötés: Peptidek: görög πεπτίδια, kis emészthető rövid láncok (< 50 aminosav, de vannak kivételek) Fehérjék, proteinek: görög proteios, első polipeptid láncok

4 A fehérje szerkezete Elsődleges szerkezet: aminosavak sorrendje, szekvenciája pld. Ubikvitin, 76 aminosav, 8.5kDa: MQIFVKTLTGKTITLEVEPSDTIENVKAKIQDKEGIPPDQQRLIFAGKQLEDGRTLSDYN IQKESTLHLVLRLRGG Másodlagos szerkezet: peptidgerinc lokális rendezettsége (leggyakoribb az α-hélix, β-redő), hidrogénhidak stabilizálják Harmadlagos szerkezet: a polipeptidlánc teljes térbeli konformációja; hidrofób kölcsönhatások stabilizálják. A másodlagos szerkezeti elemek rendezetlen szakaszokkal váltakoznak.

5 A fehérje szerkezete Nincs rendezett szerkezet: IUP (intrinsically unstructured proteins) Fehérje feltekerdés (folding): az a folyamat, melynek során a fehérjék felveszik a natív szerkezetük Negyedleges szerkezet: alegységek jelenléte

6 Miért fontos tanulmányozni a fehérjéket? Betegségek megértése Alzheimer kór (AD): β-amiloid aggregáció Creutzfeldt-Jakob szindróma, vagy kergemarhakór: prion fehérjék hibás feltekeredése (misfold) Hozzásegít hatékonyabb gyógyszerek tervezéséhez Megválaszolandó kérdések: Mi a fehérje szerkezete? Milyen mozgások jellemzik? Milyen kölcsönhatásokban vesz részt? Mi a funkciója? Atomi szintű jellemzés oldatfázisban: NMR spektroszkópia

7 II. Az NMR spektroszkópia hullámhossz: 1nm 1μm 1mm 1m 1km 1GHz 1MHz frekvencia: energia: γ- sugarak X- sugarak UV IR távoli IR mikrohullámok rádióhullámok mag átmenetek belső elektronok külső elektronok rezgések forgások e - - mágneses átmenetek mag - mágneses átmenetek Mössbauer Optikai spektroszkópia ESR NMR

8 Az NMR spektroszkópia és a periódusos rendszer Fehérjék: 1 H, 13 C, 15 N Ha magspin nem nulla (I 0): NMR aktív mag I=0, ha n=2x, p=2y (például 12 C, 16 O) Szinte minden elemnek van NMR aktív izotópja!

9 Az NMR spektroszkópia alkalmazási területei Kémia: szerkezet, konformáció Gyógyszer kutatás -omika: metabolomika Analitika: eredet, minőség Szerkezeti biológia dinamika MRI

10 A készülék 500 MHz, ELTE 700 MHz, ELTE

11 A műszer felépítése Szupravezető mágnes, mérőfej, Rádió adó, rádió vevő, analóg-digitál konverter (ADC) Számítógép

12 III. Fehérje a mágnesben a minta Izotóp jelölés: fehérje expresszió 13 C, 15 N, 2 D jelölés Térerő: 11,7 23,5T 500 MHz 1GHz Mérések: 2D, 3D, nd A maximális mérettartomány: kb. 255 kda

13 a) Szerkezet meghatározás Jelazonosítás Távolsági kényszerfeltételek Számítógépes modellezés Szerkezet finomítás 3D szerkezet

14 Jelazonosítás: 1 H, 13 C, 15 N kémiai eltolódás meghatározás 1 H 1 H- 1 H korreláció (2D) N H, aromás (ppm) alifás Hα, Hβ, Hγ Spinrendszer azonosítás Szekvenciális hozzárendelés 1 H- 15 N korreláció (2D) 1 H- 15 N- 13 C korreláció (3D) NH régió

15 Távolsági kényszerfeltételek (NOE) 6Å Számítógépes program: szerkezet!

16 b) Az NMR időskála gerinc rotáció diffúzió domén mozgás, kinetika feltekeredés ps ns μs ms s 10 3 s NOE, R 1,R 2 R 1ρ,CPMG ZZ, STD, csere

17 Példák H 2 O i) 15 N: R 1, R 2, hetnoe ii) -NH H 2 O csere

18 i) A gerinc dinamikájának feltérképezése R2/R HETNOE mobilis mobilis mobilis Aminosav tagszám 15 N: R 1, R 2, hetnoe

19 ii) Cserefolyamatok: -NH H 2 O csere CLEANEX ratio ms 10 ms 70 ms nincs detektálható csere Aminosav tagszám

20 c) Kölcsönhatások vizsgálata: hova kötődik a partner? Homodimer, 15 N jelölt G50 T42 G27 E44 N71 E26 S47 S17 S23 L8 F30 V73 N33 L32 E91 D74 1 H- 15 N mérés, HSQC K29 Jelaszignáció előzi meg

21 Hova kötődik a partner? G50 T42 G27 E44 N71 E26 S47 S17 S23 L8 F30 N33 V73 L32 E91 K29 D74 Homodimer Homodimer +kötőpartner : A két monomer már nem ekvivalens A 45 aminosavból álló kötőpartner nem 15 N jelölt! Legnagyobb kémiai eltolódás változás: leginkább megváltozott környezet (lásd G50, L8, K29)

22 KÖVETKEZTETÉSEK Oldatbeli szerkezeti, dinamikai információ DE: ezek tisztított fehérje oldatok! Tudunk-e fiziológiás/közel fiziológiás körülmények között mérni? IGEN: In cell NMR

23 In cell mérések In vitro In cell In vitro In vitro Élő sejtben: szerkezet, viselkedés tanulmányozása

24 Köszönöm a figyelmet!

Hasonló dokumentumok

KÖLCSÖNHATÁS ÉS DINAMIKA. az NMR spektroszkópia, mint a modern szem. Bodor Andrea

KÖLCSÖNHATÁS ÉS DINAMIKA. az NMR spektroszkópia, mint a modern szem. Bodor Andrea KÖLCSÖNHATÁS ÉS DINAMIKA az NMR spektroszkópia, mint a modern szem Bodor Andrea ELTE Szerkezeti Kémiai és Biológiai Laboratórium A Magyar Tudomány Ünnepe, 2012.11.08. Edvard Munch: A Nap (1911-1916) AZ