ベータシート形成構造の差異化:モデルペプチドとタンパク質ベータシートのIR吸収と振動CDのab initioベースのシミュレーション

科学分野:

• コンピューティング・ケミストリー
• スペクトル顕微鏡検査です.
• バイオフィジックス 生物物理学

背景:

• ベータシート構造は,タンパク質の折りたたみと機能に不可欠です.
• ベータシートアグレガットの実験的振動円形二重化 (VCD) スペクトルは,有意な変動を示しています.
• ベータシート構成とVCDスペクトルの関係を理解することは極めて重要です.

研究 の 目的:

• ベータシート構成の力場 (FF),原子極テンソール (APT),および軸テンソール (AAT) を計算的に調査する.
• 様々なベータシートモデルの赤外線 (IR) とVCDスペクトルをシミュレートする.
• スペクトル特性を構造パラメータと相関させ,実験観察を説明する.

主な方法:

• Ab initio量子力学的計算は,トライアミド鎖で実行されました.
• モデルには,1本,2本,3本鎖のベータシートのような形状が組み込まれ,二面角が制限されていた.
• FF,APT,AATの値は,IRとVCDのスペクトルシミュレーションのために,より大きなオリゴペプチドベータシート構造 (最大5ストランド) にスケールアップされました.

主要な成果:

• 平面反パラレルベータシートモデルは,低周波,高強度成分と弱い負のアミドI VCDを持つユニークなIRアミドIスペクトルを得ました.
• 平行および歪んだベータシート構造は,非常に分裂したアミドI帯のない同様のIRスペクトルを示しました.
• 反並列ベータシートの回転により,VCDの強度が大幅に増加し,並列構造は影響が少なくなり,全体的なVCDの強度は弱く,主にマイナスであった.

結論:

• 平面反パラレルベータシートの計算されたスペクトルは,集積構造で観察された実験パターンと一致する.
• VCDの固有の弱さと形状的依存性は,ベータ形成ペプチドとタンパク質のVCD実験スペクトルの高変性を説明することができます.
• アミドII VCDは,モデルシートのエッジ効果により,より大きな変動を示した.