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Détermination de la structure secondaire des protéines et peptides

 

Le dichroïsme circulaire est connu dans le domaine de la spectroscopie UV. Cependant, les applications sont limitées dans la plupart des cas à cause de la superposition des bandes d'absorption caractéristiques par des bandes non spécifiques (par ex. des chaînes aromatiques). Surtout pour des biomolécules avec des grands coefficients d'absorption et de dispersion qui limitent les applications.

Dans l'infrarouge (IR), c’est l’excitation des modes de vibration des molécules qui entrent en jeu. Les bandes d’absorptions sont étroites et souvent spécifiques.

La superposition des bandes que l’on peut observer dans le dichroisme circulaire électronique n'est pas observée dans l'IR.

La figure ci-dessous montre un spectre VCD (supérieure) et de spectre d'absorption (inférieur) de l'hémoglobine (à gauche), du lysozyme (milieu) et de la concanavaline A (droite), chacun en

solution dans du D2O (50mg / ml) et analysé avec une cellule de 25 µm et des fenêtres en CaF2.

 

VCD spectra

Les spectres d'absorption pour les trois protéines sont très similaires. Le spectres montrent un une bande amide I large et non structurée (mode de vibration d’élongation de la liaison C=O ), nommé «I», au milieu une bande amide II (mode d’élongation de la liaison C-N et de déformation N-H), indiqué par "II".

Par un examen plus approfondi, il est évident que la bande amide I de l'hémoglobine a un comportement asymétrique vers 1650 cm-1, tandis que la concanavaline A présente une bande amide I avec un maximum à 1630 cm-1 et un petit épaulement à 1690 cm-1.

Malgré des spectres semblables ces protéines présentent des différences significatives dans leur structure secondaire: l'hémoglobine est caractérisée par une structure principalement en hélice α tandis que la concanavaline A présentent une structure essentiellement en feuillet β- et le lysozyme un mélange des deux structures.

Les spectres VCD montrent des différences beaucoup plus apparentes sur la structure secondaire.

Les spectres en forme de dérivé de l'hémoglobine montre une contribution élevée de l’hélice α, et le pic plongeant à 1630 cm-1 du spectre VCD de la concanavaline A est très spécifique pour les structures en feuillet β-. On constate sans surprise que le spectre VCD de lysozyme se compose des deux éléments de structure.

La spectroscopie VCD offre donc une possibilité unique pour déterminer la structure secondaire des protéines et permet également l'observation des changements de conformation.

Des mesures sur d’autres protéines montrent que les signaux VCD dépendent sans ambiguïté des structures secondaires.

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