贝塔片形成结构的分化:对模型和蛋白质贝塔片的红外吸收和振动CD的基于ab initio的模拟

科学领域:

• 计算化学的计算化学
• 频谱学是一种光谱学.
• 生物物理学的生物物理.

背景情况:

• 贝塔叶结构是蛋白质折叠和功能的基础.
• 贝塔板聚合物的实验振动循环二元化 (VCD) 光谱显示出显著的变化.
• 了解β叶形状和VCD光谱之间的关系至关重要.

研究的目的:

• 以计算方式研究β-sheet构造的力场 (FF),原子极张量 (APT) 和轴张量 (AAT).
• 模拟各种β-sheet模型的红外 (IR) 和VCD光谱.
• 为了将光谱特征与结构参数相关联,并解释实验观测.

主要方法:

• 从一开始,量子力学计算是在三链上进行的.
• 模型包括单,双和三条链的β-sheet-like形状与受限制的二面角.
• 对于IR和VCD光谱模拟,FF,APT和AAT值被缩放到更大的寡β片结构 (最多5个链).

主要成果:

• 平面反平行β表模型产生了一个独特的IR胺I光谱,具有低频,高强度组件和弱负胺I VCD.
• 平行和扭曲的β片结构显示了类似的红外光谱,而没有高度分裂的胺I带.
• 反平行β表的扭曲显著增加了VCD强度,而平行结构受到的影响较小;整体VCD强度很弱,主要是负的.

结论:

• 平面反平行β表的计算光谱与聚合结构中观察到的实验模式保持一致.
• VCD的固有弱点和形状依赖性可以解释β形成和蛋白质在VCD实验光谱中的高变异性.
• 胺II VCD 由于模板表中的边缘效应,显示出更大的变化.