Both far-and near-UV ECD spectra have bands sensitive to thermal unfolding of Trp and Tyr residues containing proteins. Beside spectral changes at 222 nm reporting secondary structural variations (far-UV range), L b bands (near-UV range) are applicable as 3D-fold sensors of protein's core structure. In this study we show that both L b (Tyr) and L b (Trp) ECD bands could be used as sensors of fold compactness. ECD is a relative method and thus requires NMR referencing and cross-validation, also provided here. The ensemble of 204 ECD spectra of Trp-cage miniproteins is analysed as training set for "calibrating" Trp↔Tyr folded systems of known NMR structure. While in the far-UV ECD spectra changes are linear as function of the temperature, near-UV ECD data indicate a non-linear and thus, cooperative unfolding mechanism of these proteins. Ensemble of ECD spectra deconvoluted gives both conformational weights and insight to protein folding↔unfolding mechanism. We found that the L b 293 band is reporting on the 3D-structure compactness. In addition, the pure near-UV ECD spectrum of the unfolded state is described here for the first time. Thus, ECD folding information now validated can be applied with confidence in a large thermal window (5≤T≤85 °C) compared to NMR for studying the unfolding of Trp↔Tyr residue pairs. In conclusion, folding propensities of important proteins (RNA polymerase II, ubiquitin protein ligase, tryptase-inhibitor etc.) can now be analysed with higher confidence.
Abstract in Hungarian / Magyar nyelvű összefoglalóAz aromás oldalláncot, főként a Trp és Tyr-t -tartalmazó fehérjék távoli-és közeli-UV tartományba eső elektronikus cirkuláris dikroizmus spektruma (ECD) fontos információt ad a makromolekulák le-és feltekeredésének mechanizmusáról. A 222 nm hullámhosszon mért és elterjedten használt ECD jelintenzitás-változás mellett, a Trp és Tyr aminosavak oldalláncainak L a és L b ECD sávjai remekül használhatok a fehérje-térszerkezet tömörségének jellemzésére. Mivel az ECD mérésekből levont következtetések viszonylagosak, ezért a kapott eredményeket NMR adatokkal hitelesítettük a Trp-kalitka minifehérje 12 elemű családjában. Alkalmas NMR adatokhoz kalibráltuk a 204 hőmérsékletfüggő ECD spektrum-együttes analízisének eredményeit. Míg a másodlagos térszerkezetre jellemző távoli-UV ECD sávok intenzitása a hőmérséklet emelkedésével lineárisan változik, addig az eltemetett Trp, Tyr oldalláncok ECD sávjainak intenzitásváltozása nem-líneáris profilt mutat, utalva ezzel a téralkat letekeredésének kooperatív jellegére. Az általunk korábban kifejlesztett görbefelbontó program (CCA+) eredményei rámutattak arra, hogy a Trp L b 293 sávja alkalmas a (mini)fehérjék harmadlagos szerkezeti tömörségének jellemzésére. Továbbá sikerült elsőként jellemeznünk a fehérjék denaturált téralkatára 2 jellemző közeli-UV ECD spektrumot. Mostani eredményeink fényében kijelenthetjük, hogy a közeli-UV ECD spektrum alkalmas a Trp↔Tyr aminosav-párt tartalmazó fehérjék térszerkezet-vizsgálatára, mely módszer megbízhatóságát az ...