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 1.8-6 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.
J-koppling Karplus-kurvan 12 H1 H2 3 J AB 10 8 6 4 2 0-180 -120-60 0 60 120 180 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
Sekundärstrukturelement a-helix 3 10 -helix b-sträng parallell anti-parallell b-turn type I,I, II, II, Analys av sekundärstruktur b1' b2' a1 b1 a2 b2 300 290 310 320 330 340 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 a5 350 360 370 380 390 400 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 a6 390 410 420 440 450 460 430 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
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
N Psi -180-150 -120-90 -60-30 0 30 60 90 120 150 180 180 180 150 150 120 120 90 90 60 60 30 30 0 0-30 -30-60 -60-90 -90-120 -120-150 -150-180 -180-180 -150-120 -90-60 -30 0 30 60 90 120 150 180 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
Strukturdatabaser Macromolecular Structure Data Base - MSD Research Collaboratory for Structural Bioinformatics Base - RCSB, Protein Data Bank Japan - PDBJ wwwpdb http://www.wwpdb.org/ 18700 X-ray 3700 NMR aa 0-100 100-150 150-200 >200 2800 650 218 58 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