文档介绍：Ξ
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第 30 卷第 3 期河北师范大学学报(自然科学版) Vol. 30 No. 3
2006 年 5 月 Journal of Hebei Normal University (Natural Science Edition) May. 2006
计算机辅助解析 F TIR 定量研究
蛋白质构象的应用进展
秦身钧1 , 王建滨2 , 姚宏伟1 , 史长林1 , 魏永巨3
(1. 河北工程大学理学院,河北邯郸 056038 ; 2. 邯郸市质量技术监督局,河北邯郸 056004 ;
3. 河北师范大学化学与材料科学学院,河北石家庄 050016)
摘要:综述了计算机辅助解析傅里叶变换红外光谱在蛋白质构象定量研究中的应用进展,简要介绍了
Ξ红外光谱测定及二阶导数谱、去卷积和曲线拟合等计算机数学处理方法. 对已有的研究结果进行了分类总结,
最后讨论了该领域中存在的问题和发展方向.
关键词:蛋白质构象; 傅里叶变换红外光谱; 二阶导数谱; 去卷积; 曲线拟合
中图分类号:Q 518. 1 文献标识码:A 文章编号:1000 5854 (2006) 03 0331 05
蛋白质的生理功能很大程度上由其构象决定,因此对蛋白质大分子构象及其变化的研究具有重要
意义. 目前,测定蛋白质结构的常用方法各有其局限性:X 射线衍射分析准确,但需要不易获得的蛋白质
单晶,且不能测定不同生理条件下蛋白质的结构;圆二色谱只能应用在很窄浓度范围内的澄清溶液中,
且仅能较为准确地测定α螺旋成分较多的蛋白质二级结构;紫外光谱和荧光光谱只是通过测定蛋白质
分子中少数能产生紫外吸收和荧光发射的氨基酸残基来推测其周围局部构象的变化[1 ,2 ] . 与之不同的
是每种氨基酸残基都会有红外吸收,因此红外光谱有其独特之处,适用于各种环境下蛋白质等生物大分
子的测定[3 ] ,尤其是 20 世纪 80 年代以来,傅里叶变换红外光谱( FTIR) 的发展使一度停滞的红外光谱
技术复兴并走向繁荣,结合去卷积谱、二阶导数谱和曲线拟合等计算机辅助解析方法可以给出蛋白质二
级结构的定量信息[4 ,5 ] ,因而成为一个具有广阔发展前景的新兴研究领域.
1 红外光谱测定及计算机辅助分析
1. 1 红外光谱测定
蛋白质在红外区有许多特征吸收带,其中酰胺Ⅰ带(1 700~1 600 cm - 1 ) 、酰胺Ⅱ带(1 600~1 500
cm - 1) 及酰胺Ⅲ带(1 330~1 220 cm - 1) 包含了丰富的二级结构信息,如α螺旋、β折叠、β- 转角以及
无规卷曲等. 应用最多的是酰胺 I 带,有研究表明酰胺Ⅲ带也可以得到可信的结果[6 ,7 ] . 当蛋白质所处
的环境发生变化时,如温度、酸度改变或与金属离子、药物等小分子结合后,其特征红外吸收光谱的吸收
强度和谱带位置会发生变化,由此可以推断结合的部位以及蛋白质大分子构象的变化.
在蛋白质红外光谱的测定中,试样的制备很关键. 其方法主要有 3 种:1) 固体法. 将待测蛋白质溶
液干燥为固体,用传统的 KBr 压片测定,干扰因素少,但对蛋白质构象偏差较大. 2) 成膜法. 将溶液于适
当温度下涂于玻璃板上成膜,直接测定蛋白膜. 3) 溶液法.