chap09反常散射在确定蛋白质相角及绝对构型中的应用

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1、第九章反常散射在确定蛋白质相角及绝对构型中的应用9丄简介反常散射已经不是一个新话题了，我们在笫七章就已经介绍过。在笫七章中我们了解到一个原了的反常散射是因为它的电了不能被视为一个完全自由的电了。这种效应跟波长有关，但是-•般情况下，重原子比周期表小上面儿行的轻原子效应要强。如空原子在蛋口质结构中存在，反常散射的结果就是衍射点必/的强度和它的Bijvoet点对庶7不再相等。在笫七章屮，这种效应和同晶置换差值法结合，被川于搜索重原子的位置以及它们的位置修正。在本章中，会告诉你反常散射信息如何用于确定蛋白质衍射点的相角和蛋白质结构的绝对构型。而还将讨论在多波氏

2、反常散射法中如何利用反常散射信息确定蛋白质的相角。92反常散射法确定蛋白质相角原则上讲，重原了反常散射对确定蛋片质相角的作用和同晶置换一样重要。如图9.1可以得到很好的解释。图中所示的三个半径分別为Fp，Fph(+)和Fph(-)的圆；(+)(-)分别代衣Bijvoet衍射点对。片闘的闘心为0。歼讯+)的闘心在矢®-FH(+)的末端，Fph(・)的闘心在矢量-Fh(・)的末端。Fp圆和FPH(+)圆的交义点是8和a?表示两个可能的蛋白质相角。另外两个可能的相角在歼圆和Fph(-)圆的交义点0G和比。母体蛋口的衍射点(hkl)和(％商)有相反的相角(4.1

3、1节)，相角的正确选择是衍射点(hkl)为8和衍射点(hkl)为图9.2用更简单的方法加以说明。在图上矢量-Fh(-)RI相反相角画出(以水平轴为对称的镜像)。这时假如数据没有课差的话，正确的相角就在三个圆坏Fp,斤讯+)和FpM・)的交点上。这个结论是原则上可以用一个重原子同品衍生物结合反常散射来解决蛋白质相角问题(SIRAS)o图9.1图9.29.3.反常散射法改进蛋白质相角在同品置换法中，对每个衍射点都能够获得一条蛋白质相角的概率曲线：Pis。©)。假如从反常散射数据得到的信息也能表达为概率曲线Pan。©),那么这些信息很容易和Pis。©)曲线结合

4、。该联合概率应为：P(a)=Piso(a)XPano(a)o可以通过如下方法实现：

5、陰(+)

6、一

7、陰(—)

8、=“0耘在79节中,它从等式7.28推得FpH（+）

9、-

10、FpH（-）

11、=~4-

12、^n

13、sin（aPH_aH）（9.1）fpn（+）

14、-

15、Fpn（-）

16、=Fhsin（QpH-如）△PH沁必须被表达为蛋白质相许JuP的函数。在图7.12的三角形ABE中，正弦定理给出sin-（GpH一务）_sin（6trH一如）NI^hIsin—（dZpH—Or）sin（«rH-ap）PHsin（6rH-ap）理想情况下△PH沁=△PHg实际上对每个衍射点rano（

17、a）=APHobs-APHcaIC它与蛋白质相角a卩有关。该误差可与同晶置换法中的蛋口质相角三角形中的闭合误差£相比。假设误差分布满足高斯分布：p2（ry/^（°）=N'exp—韵?（9.2）N是归一化常数，（£）2是£的方均值。因为反常散射的数据也来口同一晶体，不同晶不会导致

18、fph（+）

19、-

20、fph（-）

21、值有误差。因此尽管这些差别很小,但

22、轟（+）

23、-必h㈠

24、的误差比FphHFphI误差要小，E比E也小很多，可以取为E/3.公式9.2现在可打Piso（a）结合（等式7.36）。反常散射数据和正确套的同晶数据结合时要小心，也就是说，给出正确蛋白质绝

25、对构型（参见下一节）的电子密度的数据不要与错误的数据相合并。如果多对同晶置换法包括反常散射信息，就被称为MIRAS法。需要强调的是，在收集反常散射数据时，应该十分小心，因为Bijvoet点对之间的强度差很小，一般收集Bijvoet点对的数据时，在时间上要紧接着，以避免实验误差。9.4.怎样确定绝对构型如果没有反常散射，同品置换方法或者得到正确构型的蛋白质结构或它的对映体的结构（镜像）。如果电子密度的分辨率足够高的话，就可以看到氨基酸残基的C3）的构型。氨基酸残基是L-构型，构型是奁止确很容易检查。如果在电子密度图中出现a螺旋，正确的蛋口质构型a螺旋应该呈

26、现右手螺旋。然而，蛋口质的绝对构型还可以从Bijvoet点对二者Z间强度差中直接获得。这将在此讨论。图9.1和9.2中描述的是重原子位直放直正确且

27、FPH（+）

28、>

29、FpH（-）l的情况。图9.3描述的是正确选择的一组轴，

30、Fph（+）I>

31、FphG）I的情况，但重原子位置选择是不正确的。因为从差值Patterson函数图中选取了两个同等可能的屮心对称相关的位置屮的错谋位置（参见7.6节）。结果导致矢量FM+）,・FM+），FM・），・FM・）对水平轴产生反映。这导致圆Fph（+）和Fph（-）绕FP圆中心O旋转23的角度。通常得到不止确的作相角与止确值

32、差23。如果反常散射信息同两个同晶査换数据小的每一个结相合，其正确结合给出的蛋口