Ақуыз құрылымын зерттеудегі сайтқа бағытталған спин белгілеу әдісі
Site-directed spin labeling
Жейтекделген спин белгілеу (SDSL) – протеин құрылымын зерттеу әдісі. Электронды спиндік резонанс, аминқышқылдарымен реакция, протеин бүктелуін анықтайды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Сайтқа бағытталған спиндік таңбалау (SDSL) – электрондық спиндік резонанс қолданып, белоктардың құрылымын және жергілікті динамикасын зерттеу әдісі. SDSL теориясы спиндік таңбалардың аминқышқылдарымен болатын нақты реакцияға негізделген. Спиндік таңбаның белок құрылымындағы орналасуын ЭПР спектроскопиясы арқылы анықтауға болады. SDSL сондай-ақ белоктың қалыптасу процесін зерттеуде пайдалы құрал болып табылады.
Site directed spin labeling (SDSL) is a technique for investigating the structure and local dynamics of proteins using electron spin resonance. The theory of SDSL is based on the specific reaction of spin labels with amino acids. A spin label's built in protein structure can be detected by EPR spectroscopy. SDSL is also a useful tool in examinations of the protein folding process.
Спинді таңбалау
Сайтқа бағытталған спиндік таңбалау (SDSL) доктор В. Л. Хаббеллдің зертханасында алғаш рет қолданылды. SDSL-де спиндік таңбаларды бекіту орындары рекомбинантты экспрессияланған ақуыздарға сайтқа бағытталған мутагенез арқылы енгізіледі. Спиндік таңбадағы функционалдық топтар олардың ерекшелігін анықтайды. Бейтарап pH-де ақуыздың тиолдық топтары метантеиосульфонат, малеимид және йодоацетамид функционалдық топтарымен ерекше реакцияға түсіп, аминқышқылы Cys-пен ковалентті байланыс құрайды. Спиндік таңбалар – парамагниттік (жұпсыз электронды қамтиды) бірегей молекулалық репортерлер. Спиндік таңбалар алғаш рет 1965 жылы Х. М. Макконнеллдің зертханасында синтезделген. Содан бері, түрлі нитроксид спиндік таңбалар макромолекулалық құрылым мен динамиканы зерттеуде олардың тұрақтылығы мен қарапайым EPR сигналының арқасында кеңінен қолданылып келеді. Нитроксил радикалы (NО) әдетте гетероциклді сақинаға (мысалы, пирролидинге) енгізіледі, ал жұпсыз электрон негізінен NО байланысына локалданады. Ақуызға енгізілгеннен кейін спиндік таңбаның қозғалысы оның жергілікті ортасымен анықталады. Спиндік таңбалар қозғалысқа өте сезімтал болғандықтан, бұл оның EPR спектріне елеулі әсер етеді. Көпбөлімді мембраналық протеин кешендерінің құрастырылуы да спиндік таңбалау арқылы зерттелді. Фотосинтез реакциялық центрінің – I фотожүйенің PsaA және PsaB суббөлімдеріне PsaC суббөлімінің байланысы осы техниканы қолдану арқылы егжей-тегжейлі талданды. Доктор Ральф Лангеннің тобы SDSL және EPR (Оңтүстік Калифорния университеті, Лос-Анджелес) амилоид фибриллаларының және Паркинсон ауруының мембранаға байланысқан альфа-синуклеин ақуызының құрылымын түсіну үшін қолданылуы мүмкін екенін көрсетті. 2012 жылғы зерттеуде SDSL, импульстік EPR және есептеу биологиясының комбинациясы қолданылып, IAPP фибриллаларының жоғары ажыратымды құрылымы жасалды.
Site directed spin labeling (SDSL) was pioneered in the laboratory of Dr. W. L. Hubbell. In SDSL, sites for attachment of spin labels are introduced into recombinantly expressed proteins by site directed mutagenesis. Functional groups contained within the spin label determine their specificity. At neutral pH, protein thiol groups specifically react with the functional groups methanethiosulfonate, maleimide, and iodoacetamide, creating a covalent bond with the amino acid Cys. Spin labels are a unique molecular reporter, in that they are paramagnetic (contain an unpaired electron). Spin labels were first synthesized in the laboratory of H. M. McConnell in 1965. Since then, a variety of nitroxide spin labels have enjoyed widespread use for the study of macromolecular structure and dynamics because of their stability and simple EPR signal. The nitroxyl radical (N O) is usually incorporated into a heterocyclic ring (e. g. pyrrolidine), and the unpaired electron is predominantly localized to the N O bond. Once incorporated into the protein, a spin label's motions are dictated by its local environment. Because spin labels are exquisitely sensitive to motion, this has profound effects on its EPR spectrum. The assembly of multi subunit membrane protein complexes has also been studied using spin labeling. The binding of the PsaC subunit to the PsaA and PsaB subunits of the photosynthetic reaction center, Photosystem I, has been analyzed in great detail using this technique. Dr. Ralf Langen's group showed that SDSL with EPR (University of Southern California, Los Angeles) can be used to understand the structure of amyloid fibrils and the structure of membrane bound Parkinson's disease protein alpha synuclein. A 2012 study generated a high resolution structure of IAPP fibrils using a combination of SDSL, pulse EPR and computational biology.