chap09反常散射在确定蛋白质相角及绝对构型中的应用.doc

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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9.1.简介反常散射已经不是一个新话题了，我们在第七章就已经介绍过。在第七章中我们了解到一个原子的反常散射是因为它的电子不能被视为一个完全自由的电子。这种效应跟波长有关，但是一般情况下，重原子比周期表中上面几行的轻原子效应要强。如果重原子在蛋白质结构中存在，反常散射的结果就是衍射点hkl的强度和它的Bijvoet点对不再相等。在第七章中，这种效应和同晶置换差值法结合，被用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。而且还将讨论在多

2、波长反常散射法中如何利用反常散射信息确定蛋白质的相角。9.2.反常散射法确定蛋白质相角原则上讲，重原子反常散射对确定蛋白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别为FP，FPH(+)和FPH(-)的圆；(+)(-)分别代表Bijvoet衍射点对。FP圆的圆心为O。FPH(+)的圆心在矢量-FH(+)的末端，FPH(-)的圆心在矢量-FH(-)的末端。FP圆和FPH(+)圆的交叉点是a1和a2表示两个可能的蛋白质相角。另外两个可能的相角在FP圆和FPH(-)圆的交叉点a’1和a’2。母体蛋白的衍射点（hkl）和（）

3、有相反的相角（4.11节），相角的正确选择是衍射点（hkl）为a1和衍射点（）为a’1。图9.2用更简单的方法加以说明。在图上矢量-FH(-)用相反相角画出(以水平轴为对称的镜像)。这时假如数据没有误差的话，正确的相角就在三个圆环FP，FPH(+)和FPH(-)的交点上。这个结论是原则上可以用一个重原子同晶衍生物结合反常散射来解决蛋白质相角问题(SIRAS)。图9.1图9.29.3.反常散射法改进蛋白质相角在同晶置换法中，对每个衍射点都能够获得一条蛋白质相角的概率曲线：Piso(a)。假如从反常散射数据得到的信息也能表达为概率曲线Pano(a)，那么这些

4、信息很容易和Piso(a)曲线结合。该联合概率应为：P(a)=Piso(a)×Pano(a)。可以通过如下方法实现：在7.9.节中，它从等式7.28推得或(9.1)这里DPHcalc必须被表达为蛋白质相角αp的函数。在图7.12的三角形ABE中，正弦定理给出或理想情况下ΔPHcalc=ΔPHobs。实际上对每个衍射点它与蛋白质相角αp有关。该误差可与同晶置换法中的蛋白质相角三角形中的闭合误差ε相比。假设误差分布满足高斯分布：(9.2)N'是归一化常数，(E’)2是ε的方均值。因为反常散射的数据也来自同一晶体，不同晶不会导致值有误差。因此尽管这些差别很小，

5、但的误差比误差要小，E’比E也小很多，可以取为E/3。公式9.2现在可与Piso(α)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，同晶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

6、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C(α)的构型。氨基酸残基是L-构型，构型是耷正确很容易检查。如果在电子密度图中出现α螺旋，正确的蛋白质构型α螺旋应该呈现右手螺旋。然而，蛋白质的绝对构型还可以从Bijvoet点对二者之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置放置正确且

7、FPH(+)

8、>

9、FPH(-)

10、的情况。图9.3描述的是正确选择的一组轴，

11、FPH(+)

12、>

13、FPH(-)

14、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中心对称相关的位置中的错误位置(

15、参见7.6节)。结果导致矢量FH(+)，-FH(+)，FH(-)，-FH(-)对水平轴产生反映。这导致圆FPH(+)和FPH(-)绕FP圆中心O旋转2ω的角度。通常得到不正确的Fp相角与正确值差2ω。如果反常散射信息同两个同晶置换数据中的每一个结相合,其正确结合给出的蛋白质电子密度图优于从不正确结合得到的电子密度图。图9.3另外一种确定绝对构型的方法如下，采用带反常散射的单对同晶置换法(SIRAS)，如前面所描述，两套相角对应于两套中心对称相关的两套重原子位置。由这两套蛋白质相角计算出第二个重原子衍生物PH(2)的差值Fourier图，：1.振幅及一套S

16、IRAS相角及；2.振幅及另一套SIRAS相角。用正确相角（正确重原子位置）计算