傅里叶红外光谱测蛋白二级结构

2024-04-2534

红外光谱是用于测定多肽及蛋白质二级结构的手段之一。红外光谱技术应用于多肽及蛋白质二级结构分析大致经历了定性、半定量和定量研究三个发展阶段。

蛋白质的二级结构

蛋白质的二级结构是指蛋白质多肽链中本身局部肽段的折叠和盘绕的方式，它们是完整肽链构象的结构单元，是研究蛋白质复杂的空间构象的基础。各类二级结构的形成几乎都是由于肽链骨架中羰基上的氧原子和亚胺基上的氧之间的，α螺旋是Z常见的规则的二级结构，肽链主链绕假想的中心轴盘绕成螺旋状，一般都是右手螺旋结构，螺旋靠链内氛键维持氧键所维持；β转角也是多肽链中常见的二级结构，连接蛋白质分子中的二级结构α螺旋和β折叠），使肽链走向改变的一种非重复多肽区，一般含有个2-16个氨基酸残基；无规则卷曲（泛指那些不能被归入明确的二级结构如α螺旋或β折叠的多肽区段。而事实上，虽然也存在少数柔性的无序片段，但这些区段大多数既不是卷曲，也不是完全无规的。它们也像其他二级结构那样是明确而稳定的结构，否则蛋白质就不可能形成三维空间上具周期性结构的晶体。

蛋白质红外光谱

红外光谱法是利用物质对红外福射的吸收或发射红外光谱的能力，即红外光谱固有的性质、谱峰位置、形状和相对强度等对物质进行官能团鉴定和结构分析的方法。高聚物的红外光谱一般来自其结构重复单元的振动。其中只有酰胺I带和酰胺III带振动模式被应用于蛋白质的结构或构象研究，因为酸胺I带对蛋白质二级结构变化敏感，吸收强度大而成为第一选择。酰胺I带的C=O伸缩振动及其与N-H弯曲振动、C-N伸缩振动的偶合，因此反映了蛋白质的二级结构。酰胺I带的伸缩振动频率取决于C=O和N-H之间的氢键性质，即特征振动频率反映了蛋白质或多肽的特定二级结构。

蛋白质二级结构的相对比例

应用二阶导数谱结合去卷积和曲线拟合等处理方法，可以定量的计算出蛋白质的二级结构。在光谱学中应用导数技术，可以比较好的从平滑的数据中确定重叠峰的数目和位置。对于平滑的重叠峰，二阶导数的Z小值和四阶导数的Z大值是很敏锐的，可以很容易判断其位置。二阶导数谱是红外光谱中常用的分辨出谱图中重叠峰的方法。一般地，蛋白质的傅立叶变换红外光谱酰胺I带去卷积谱含9到11个子峰，各子峰的峰位可由二阶导数谱确定。利用己知结构的蛋白质可以对各子峰进行归属，具体的步骤如下：①选择已知结构的蛋白质测定其酰胺I带；②作去卷积变换，并用二阶导数值处理，得到去卷积及二阶导数谱；③确定子峰峰位，并作曲线拟合，求出子峰的面积，找出各结构成分与各子峰的对应关系。

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