NMR-struktur. Experimentella observationer

Transkript

1 NMR-struktur Experimentella observationer Sekundärstruktur Global fold 3-Dimensionell struktur Precision och noggrannhet Ramachandranplott Databaser Experimentella observationer NOEer - NOESY-spektra Vätebindning - D 2 O lösningsmedel J-koppling - COSY/TOCSY-spektra - J-modulerade spektra Dipolära kopplingar - orienterat protein + som ovan Kemiskt skift - Alla spektra t c - Relaxationsstudier NOEer och vätebindningv H A Å r H B NOE är starkt avståndsberoende, r -6, och är effektiv på avstånd mellan 1.8 och 6Å. Donator N-H N Acceptor En vätebindning definierar både D-A och H-A inom ett snävt intervall.

2 J-koppling Karplus-kurvan 12 H1 H2 3 J AB f Torsionsvinklar f,y,w,c N c 1 C a y C w N f C b O Kemiskt skift Kemiskt skift är kopplat till sekundärstruktur H a C a C b N CO Kemiskt skift-index (CSI) förutsäger a-helix eller b-sträng

3 Sekundärstrukturelement a-helix helix b-sträng parallell anti-parallell b-turn type I,I, II, II, Analys av sekundärstruktur b1' b2' a1 b1 a2 b E A I A T V Q E V G H R E I T A E E T E L L K N S H S V I T P G Y G M A V Q A Q Y P V A E I E K L R A R G I N R F G I H a CSI b Amide ex. dnn(i,i+1) dan(i,i+1) dnn(i,i+2) dan(i,i+3) dan(i,i+2) b2' b3' b4' a3 b3 a4 b4 a A L A A D P V A G R L P G H M N V L L E A K V P Y D I V E M D E I N D D F D T D T V L V I G N D T V N P A A Q D P K S P a CSI b Amide ex. dnn(i,i+1) dan(i,i+1) dnn(i,i+2) dan(i,i+3) dan(i,i+2) b5' b6' b5 b6 a P V G F D K I A G M V L E V W K A Q N I V F K R S M N T Y A G V Q N P L F K E N T H M L F G A K A S V D A I L A L a CSI b Amide ex. dnn(i,i+1) dan(i,i+1) dnn(i,i+2) dan(i,i+3) dan(i,i+2) Sekundärstruktur H N -H N NOEer H N - H N a-helix i - i+1 i - i+3 b-strand i - j parallell i+2 - j+2 antiparallell i+2 - j-2

4 Sekundärstrukturmodell a4 a3 a2 a1 a5 ae a6 b3 b2 b1 b4 b5 b6 Global fold a1 Relativ position av sekundärstrukturelement. a2 b1 b4 b5 b6 a3 b3 b2 a6 a2 a5 3D-struktur - potentialfunktion Bindning Bindningsvinkel Torsionsvinkel Coulomb-interaktion Lennard-Jones-potential Experimentella observationer

5 N Psi Phi Potentialfunktion Torsionsvinklar S K b (b-b 0 ) 2 + S K q (q-q 0 ) 2 + S K f [1+cos(nf+d)] + S qi qj + e r + S 4h[(s) 12 - (s) 6 ] + S K NOE (s-s NOE ) 2 r r NOEer H-bonds Antalet experimentella observationer är få i förhållande till antalet atomer i proteinet. Därför används generella termer som tex bindningslängd eller bindningsvinklar i potentialfunktionen, utöver experimentellt baserade data. En ensemble av strukturer beräknas, där alla strukturer uppfyller de experimentella begränsningarna. Spridningeninom ensemblen kan uppfattas som ett mått på precisionen i strukturen. Precision, noggrannhet och kvalitet Validering av NMR-strukturer -Ingen enhetlig procedur -Inga enhetliga analysverktyg -Teknik i snabb utveckling RMSD minimeras ofta dvs precision maximeras (data övertolkas, överskattad noggrannhet). Vilka data används /används inte? Hur fördelas data i sekvensen/strukturen? Ramachandranplott (J-kopplingsdata?) Ramachandran plot F och y plottas som funktion av varandra. Endast vissa regioner är tillåtna, bla pga steriska skäl. b-sträng glycin a-helix th_1

6 Strukturdatabaser Macromolecular Structure Data Base - MSD Research Collaboratory for Structural Bioinformatics Base - RCSB, Protein Data Bank Japan - PDBJ wwwpdb X-ray 3700 NMR aa > Plastocyanin RMSD: BB 0.5Å SC 0.9Å Restraints: NOE 1143 NOE i-j >4 455 F-angles 50 c1 angles 32 H-bonds 33 Cu 4