Circular and linear dichroism of proteins

Abstract

Circular dichroism (CD) is an important technique in the structural characterisation of proteins, and especially for secondary structure determination. The CD of proteins can be calculated from first principles using the so-called matrix method, with an accuracy which is almost quantitative for helical proteins. Thus, for proteins of unknown structure, CD calculations and experimental data can be used in conjunction to aid structure analysis. Linear dichroism (LD) can be calculated using analogous methodology and has been used to establish the relative orientations of subunits in proteins and protein orientation in an environment such as a membrane. However, simple analysis of LD data is not possible, due to overlapping transitions. So coupling the calculations and experiment is an important strategy. In this paper, the use of LD for the determination of protein orientation and how these data can be interpreted with the aid of calculations, are discussed. We review methods for the calculation of CD spectra, focusing on semiempirical and ab initio parameter sets used in the matrix method. Lastly, a new web interface for online CD and LD calculation is presented.

Change in Conformation with Reduction of α-Helix Content Causes Loss of Neutrophil Binding Activity in Fully Cytotoxic Shiga Toxin 1

“…Indeed in the far ultraviolet region (190 -250 nm), the CD of a protein is dominated by the n,* and ,* electronic transitions of the amide groups and is influenced by the geometries of the polypeptide backbone. Each of the possible secondary structures, ␣-helix, ␤-sheet, and random coil, gives rise to a CD of characteristic shape and magnitude, so that the overall signal reflects the fractional contribution of each structure type, which can be determined by suitable algorithms (36). The CD spectra of the two preparations of Stx1 recorded in identical conditions are shown in Fig.…”

Charge-Transfer Transitions in the Vacuum-Ultraviolet of Protein Circular Dichroism Spectra

“…15 The origin of the bands in the VUV has not been fully elucidated. The proposition of an n f σ* transition 16 was refuted by ab initio calculations showing that the σ* orbital lies at a much higher energy.…”

“…The DichroCalc web interface can be accessed at http://comp.chem.nottingham.ac.uk. 15 Recently, 71 SRCD spectra recorded from 175 to 240 nm have been described (Table 1) and used as a reference dataset for CD analysis. 10 Atomic coordinates for these precise proteins are available via the PDB.…”

Reconstituição da Anexina V em sistemas de lipossomos: associação com a fosfatase alcalina e correlação com estudos de biomineralização

“…Isto ocorre quando um grupo cromóforo é parte de uma estrutura assimétrica, ou quando é imobilizado dentro de um ambiente assimétrico (Miles e Wallace, 2005;Bulheller et al, 2007;Abdul-Gader et al, 2011). CD é uma técnica padrão na Biofísica utilizada na caracterização de biopolímeros, como por exemplo, proteínas e ácidos nucleicos, podendo ser empregada em análises de atividade óptica de proteínas e quantificar suas estruturas secundárias: α-hélice, β-folha, curvatura β ou torção β e estruturas ao acaso também denominadas não organizadas (Brahms e Brahms, 1980;Miles e Wallace, 2005;Bulheller et al, 2007;Abdul-Gader et al, 2011).…”

“…CD é uma técnica padrão na Biofísica utilizada na caracterização de biopolímeros, como por exemplo, proteínas e ácidos nucleicos, podendo ser empregada em análises de atividade óptica de proteínas e quantificar suas estruturas secundárias: α-hélice, β-folha, curvatura β ou torção β e estruturas ao acaso também denominadas não organizadas (Brahms e Brahms, 1980;Miles e Wallace, 2005;Bulheller et al, 2007;Abdul-Gader et al, 2011). Outras aplicações da técnica são direcionadas no monitoramento de perturbações na estrutura de proteínas quando esta interage com outras moléculas ou ainda em função de mudanças de pH ou adição de agentes desnaturantes (Rosengarth et al, 1999;Miles e Wallace, 2005).…”