NMR a peptid- és fehérje-kutatásban

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "NMR a peptid- és fehérje-kutatásban"

Ágnes Lukácsné
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 NMR a peptid- és fehérje-kutatásban

2 A PDB adatbázisban megtalálható NMR alapú fehérjeszerkezetek számának alakulása az elmúlt évek során PDB = protein data bank

3 Kémiai Nobel-díj 2002 Kurt Wüthrich "for the development of methods for identification and structure analyses of biological macromolecules"

4 NMR spektrum spinrendszerek sa spinrendszerek szekvenciális rendezése kényszerfeltételek telek alapján szerkezetszámol molás

5 1. spinrendszerek sa 2. spinrendszerek szekvenciális rendezése 3. kényszerfeltételek telek alapján szerkezetszámol molás

6 spinrendszerek sa Homonukleáris eljárás (homonukleáris 3 J, M<8kDa) ( 1 H- 1 H COSY, 1 H- 1 H RELAY, 1 H- 1 H TOCSY ) Heteronukleáris eljárás (heteronukleáris 1 J, 2 J, 3 J) 15 N-szerkesztés (M <15kDa) ( 1 H- 15 N TOCSY-HSQC, 1 H- 15 N NOESY-HSQC ) 15 N, 13 C-szerkesztés (M <20kDa) (HNCA, HNCOCA,.) 15 N, 13 C-szerkesztés ( 2 H) (M <30kDa)

7 spinrendszerek sa Peptidekben és s a fehérj rjékben az aminosavak hidrogénatomjai elkülönülő spinrendszereket alkotnak 3 J Ala Ser Glu Gly Phe Cys

8 spinrendszerek sa 1 H-spektrum I S -I y és -S y és I x sin(ω I t 1 ) S x sin(ω S t 1 ) Ω I Ω S F1(ppm) A spektrumban a J IS okozta modulációtól eltekintünk

9 spinrendszerek sa Egy ~17 kda globuláris fehérje 1 H-spektruma H 2 O/D 2 O 9/1, T=300K, c 1mM (ppm)

10 spinrendszerek sa 1 H- 1 H TOCSY protonok teljes korrelációját létrehozó spektrum I NH H γ1 Hγ2 γ2 H α S 1 S 2 H β 3S H 4 γ1 H3S γ2 3 I y K H α H β F 1 (ppm) ΣS kx β od sin(ω I t 1 )cos(ω S t 2 ) k=1 diagonális jelek diagonálison kívüli jelek NH β od = diagonálison F 2 (ppm) kívüli intenzitások A spektrumban a J IS okozta modulációtól eltekintünk

11 spinrendszerek sa Fehérje modul 1 H- 1 H TOCSY spektruma

12 spinrendszerek sa 15 N-szerkesztéssel 3D-TOCSY-HSQC 2I z β od cos(ω K t 1 ) 2I z cos(ω I t 1 ) I x β od cos(ω K t 1 )cos(ω N t 2 ) I x β od sin(ω I t 3 ) cos(ω N t 2 ) cos(ω K t 1 ) -I y N K I Ω NH Ω H 2I z N y β od cos(ω K t 1 ) 2I z N y β od cos(ω K t 1 )cos(ω N t 2 ) Ω N β od = off diagonális intenzitás A J IK okozta modulációtól eltekintünk

13 spinrendszerek sa 15 N-szerkesztett TOCSY spektrum 1 H- 1 H TOCSY amid NH (ujjlenyomat) tartománya Homonukleáris 2D TOCSY

14 spinrendszerek sa 15 N-szerkesztett 2D TOCSY 1 H 1 H- 1 H TOCSYamid NH (ujjlenyomat) tartománya 1 H 15 N 1 H- 15 N 3D TOCSY-HSQC csíkok EVTCEPGTTFKDKCNTCRCGSDGKSAACTLKACPQ

15 spinrendszerek sa 15 N, 13 C-szerkesztéssel 3D-HNCA -H y H x cos(ω N t 1 ) cos(ω Cα(i) t 2 ) cos(ω H t 3 ) és H x cos(ω N t 1 ) cos(ωc α(i-1) t 2 ) cos(ω H t 3 ) Ω Cα(i) C α(i-1) N C α(i) Ω Cα(i-1 H Ω NH Ω N A skaláris csatolás okozta modulációktól eltekintünk

16 (AMX) Ser (AX) Gly 1. spinrendszerek sa (A 3 X) Ala (A 2 M 2 X) Glu 2. spinrendszerek szekvenciális rendezése 3. kényszerfeltételek telek alapján szerkezetszámol molás

17 A szekvenciális hozzárendel rendelés és s a szerkezetszámol molás s alapja a nukláris Overhauser- effektus (NOE) 6Å (NOE) Távolság jellegű adatok

18 spinrendszerek szekvenciális rendezése A spinrendszereks szekvenciális rendezését biztosító H α i-1-h NH i NOE-k Ala Ser Glu Gly Phe Cys

19 spinrendszerek szekvenciális rendezése Ala Glu Ser A szekvenciális hozzárendel rendelés Phe Gly Cys Ala Ser Glu Gly Phe Cys

20 (AMX) Ser (AX) Gly 1. spinrendszerek sa (A 3 X) Ala (A 2 M 2 X) Glu 2. spinrendszerek szekvenciális rendezése - Ala Ser Glu - Gly - 3. kényszerfeltételek telek alapján szerkezetszámol molás

21 szerkezetszámol molás Fehérje modul 1 H- 1 H NOESY spektruma

22 Fehérjék NMR-szerkezetvizsgálata Kurt Wüthrich (ETH, Zürich) OmpX bakteriális membránfehérje térszerkezete Mozgékony szekvenciarésszel rendelkező prion fehérje

23 Biomolekulák dinamikai vizsgálata GCN4 élesztő transzkripciós faktor gerinc-dinamikájának vizsgálata Arthur G. Palmer III (Columbia University)

24 Fehérje feltekeredés vizsgálatok (ns és ms időskálán) Alan Fersht (Cambridge University)

25 A proteomika és a szerkezeti genomika korában az Kösz NMR-spektroszkópia szönöm m megtisztelő jelentősége figyelmüket tovább ket! nő! És ha nem láthatunk már többet, szálljon tovább a képzeletünk. Képzeletünk elfáradt, de a természet kimeríthetetlenül gazdag marad PASCAL: Gondolatok

27 A részletesebb és s a csatolási si tényezt nyezőt t is tartalmazó képek

28 spinrendszerek sa Egy ~17 kda globuláris fehérje 1 H-spektruma H 2 O/D 2 O 9/1, T=300K, c 1mM amid aromás H α alifás metil (ppm)

29 spinrendszerek sa I 1 H- 1 H COSY (homonukleáris korrelációs spektrum) 2I z S y sin(ω I t 1 ) S Ω S I y S x sin(ω I t 1 )cos(ω S t 2 ) Ω I 2I y S z sin(ω I t 1 ) Ω I Ω S

30 spinrendszerek sa 1 H- 1 H COSY NH Hγ2 γ2 H α H γ1 H β H β H γ1 H γ2 H α F 1 (ppm) Ω S NH Ω I Ω I Ω S F 2 (ppm) A spektrumban a J IS okozta modulációtól eltekintünk

31 1 H- 1 H COSY (homonukleáris korrelációs spektrum) J IS 8±6Hz I 2I z S y sin(ω I t 1 )sin(πj IS t 1 ) S Ω S I x S x sin(ω I t 1 )sin(πj IS t 1 ) cos(ω S t 2 )sin(πj IS t 2 ) Ω I 2I y S z sin(ω I t 1 )sin(πj IS t 1 ) Ω I Ω S

32 2I z cos(ω I t 1 )cos(πj IK t 1 ) I x a II cos(ω I t 1 ) cos(πj IK t 1 )cos(ω N t 2 ) és I x a IK cos(ω K t 1 )cos(πj IK t 1 )cos(ω N t 2 ) 3D-NOESY-HSQC I x a IK cos(ω K t 1 )cos(πj IK t 1 ) sin(ω I t 3 )cos(πj IK t 3 ) cos(ω N t 2 ) I z 2I z a II cos(ω I t 1 )cos(πj IK t 1 ) és 2I z a IK cos(ω K t 1 )cos(πj IK t 1 ) 2I z N y a II cos(ω I t 1 )cos(πj IK t 1 ) és 2I z N y a IK cos(ω K t 1 )cos(πj IK t 1 ) 2I z N y a II cos(ω I t 1 ) cos(πj IK t 1 )cos(ω N t 2 ) és 2I z N y a IK cos(ω K t 1 )cos(πj IK t 1 )cos(ω N t 2 )

33 spinrendszerek azonos Heteronukleáris sa egyszeres-kvantum koherencia spektrum HSQC = Heteronuclear Single-Quantum Coherence 1,1 J~90Hz H z Ω N -2H z N y +2H z N y cos(ω N t 1 ) H x cos(ω N t 1 ) H x cos(ω N t 1 )cos(ω H t 2 ) Ω H

34 spinrendszerek sa 3D-NOESY-HSQC

35 2I z cos(ω I t 1 ) I x a IK cos(ω K t 1 )cos(ω N t 2 ) I x a IK cos(ω K t 1 ) sin(ω I t 3 ) cos(ω N t 2 ) 3D-NOESY-HSQC I z 2I z a IK cos(ω K t 1 ) 2I z N y a IK cos(ω K t 1 )cos(ω N t 2 ) 2I z N y a IK cos(ω K t 1 ) A J Ik okozta modulációtól eltekintünk

36 spinrendszerek sa 2H z N x C α(i-1) z cos(ω N t 1 ) és 2H z N x C α(i) 3D-NHCA z cos(ω N t 1 ) 2H z N y cos(ω N t 1 ) H z H x cos(ω N t 1 ) cos(ω Cα(i) t 2 ) cos(ω H t 3 ) és H x cos(ω N t 1 ) cos(ωc α(i-1) t 2 ) cos(ω H t 3 ) 2H z N y Ω Cα(i) C α(i- 1) H N C α(i) 2H y N x C y α(i-1) cos(ω N t 1 ) és 2H y N x C y α(i) cos(ω N t 1 ) 2H y N x C α(i-1) y cos(ω N t 1 ) cos(ω Cα(i) t 2 ) és 2H y N x C α(i) y cos(ω N t 1 ) cos(ωc α(i-1) t 2 ) Ω NH Ω Cα(i-1 Ω N A skaláris csatolás okozta modulációktól eltekintünk

Hasonló dokumentumok

Lehet ségek és kihívások a modern bionmr spektroszkópia területén

Lehet ségek és kihívások a modern bionmr spektroszkópia területén Perczel András és munkatársai Szerkezeti Kémia és Biológia Laboratórium és ELTE-MTA Fehérjemodellez Kutatócsoport ELTE/TTK/FI/ Ortvay kollokvium