Eine verbesserte Methode zur Konformationsbestimmung von helicalen Proteinen aus Messungen des Circulardichroismus

Abstract

Zusammenfassung: Der bisher aus dem Circulardichroismus von Proteinen berechnete Gehalt an -Helix, ß-Struktur und ungeordneter Konformation stimmt nur zum Teil mit den aus Röntgenstruktur-Untersuchungen erhaltenen Befunden überein. Diese Abweichung beruht vor allem darauf, daß die CD-Spektren der verwendeten Modellsubstanzen zur Berechnung ungeeignet sind. Eine bessere Übereinstimmung zwischen den nach beiden Methoden ermittelten Werten erhält man, wenn man der Berechnung außer den CD-Spektren von Poly-L-Lysin das CD-Spektrum von Poly-L-Serin bei hohem Salzgehalt zugrunde!» gt. Dieses CD-Spektrum ist nämlich nach neueren Auffassungen für die ungeordnete Konformation charakteristisch und nicht die CD-Spektren von Polyaminosäuren in salzfreier Lösung, wie bisher angenommen wurde. Auf diese Weise erhält man für helicale Proteine von bekannter Konformation, wie Myoglobin, Lysozym oder Ribonuclease, sowohl den richtigen Gehalt an -Helix, ß-Struktur und ungeordneter Konformation als auch eine gute Übereinstimmung zwischen den experimentell beobachteten mit den berechneten CD-Spektren der Proteine.Summary: An improved method for the evaluation of helical protein conformation by means of circular dichroism. The amounts of -helical, ß-structural and unordered conformation of proteins calculated to date from circular dichroism and those derived from X-ray diffraction only show partial agreement. The deviations are mainly due to the fact that the CD-spectra of the usual synthetic polypeptide models are not suitable for the calculation. A better agreement between the amounts of the conformation derived from both methods is achieved by basing the calculation on the CDspectra not only on poly L-lysine but also on poly L-serine with high salt-content. According to recent ideas, the latter spectrum corresponds to the unordered conformation, while that of poly amino acids in the absence of salts is no longer thought to represent the unordered state. On this principle the percentage of -helix, ß-structure and unordered conformation of helical proteins of known conformation, such as myoglobin, lysozyme or ribonuclease, can be calculated very well. It is now possible to fit the experimental circular dichroism pattern with the calculated curves over the entire spectral range.

The Circular Dichroism Spectrum and Structure of Unordered Polypeptides and Proteins

“…However, they have more in common with each other, in that they represent broad samplings of..p, t/J space, than they do with charged PGA, which represents a narrower distribution in conformational space [18,46J. This variability makes it highly unlikely that a single CD spectrum of a "random" polypeptide chain can be usefully assumed in analyzing for secondary structure in globular proteins, despite recent attempts to achieve this [47][48][49]. An important consequence of this is that, if we recognize the possible presence of unordered as well as EH states in polypeptide systems [43] (as well as ex and (3, of course), a variety of intermediate states is possible, with an associated span of CD spectra.…”

Konformationsstudien an Partialsequenzen von ACTH und Analogen. Theoretische Vorhersagen und CD-Untersuchungen an Polyethylenglykol-gebundenen Oligopeptiden / Conformational Studies on Partial Sequences of ACTH and Analogues. Theoretical Predictions and CD Investigations of Polyethylene glycol)-bound Oligopeptides

“…Während sich die Anwesenheit der Benzylschutzgruppen nur unwesentlich auf das CD-Spektrum auswirkt, läßt sich beim Übergang vom Nonazum Dekapeptid eine deutliche Erhöhung der Elliptizität bei ~ 230 nm feststellen, was eine Zunahme an Sekundärstruktur anzeigt. Die Berechnung des prozentualen Anteils der experimentellen Kurven an Sekundärstruktur mit verschiedenen Auswertungsmethoden [23][24][25] Alle drei Kurven zeigen den für eine ^-Struktur typischen negativen Cottoneffekt bei 218 nm (n-n*-Übergang) sowie einen starken positiven Cotton- [7,26]. Während das N-ungeschützte Nonapeptid (III) praktisch reine random-coil-Struktur besitzt, deutet die starke Zunahme des negativen Cottoneffekts bei 222 nm (ft-7r*-Übergang) auf das Vorliegen helikaler Anteile im N-^-Boc-geschützten Peptid (II) hin; die Bedeutung des Aminoendes für die Stabilität der Sekundärstruktur tritt hier besonders deutlich hervor und wurde auch bei Homooligopeptiden beobachtet [7,12].…”

“…Gegenüber dem organischen Medium tritt in Wasser lediglich eine Destabilisierung der Helixstruktur ein. Das N-ungeschützte Nonapeptidanaloge (III) besitzt random-coil-Struktur (positiver Cottoneffekt bei 2 = 220nm, negativer Cottoneffekt bei X -197 nm) [22], die N-^-Boc-geschützten Derivate I und II haben einen Restgehalt an Helixstruktur von <10% [23][24][25], Die Abnahme der Elliptizitäts-werte beim Übergang vom organischen Milieu in Wasser ist ein oft beobachtetes Phänomen. Der …”

Characterization of the free form of murein‐lipoprotein from the outer membrane of Escherichia coli B/r

“…1 is typical for an a-helix. The a-helix content was calculated with the use of the 'isodichroitic' method of Myer [12] and the reference substances poly-L-lysine at pH 11.4 as a-helix, poly-L-lysine in 1% sodium dodecyl sulfate as ~3-structure, and poly-L-serine in 8 M LiC1 as unordered structure, as recommended by Rosenkranz and Scholtan [13]. The resulting a-helix content is about 80%.…”