Informacija

Kako mogu ocijeniti hidrofobnost i/ili površinski naboj proteina?

Kako mogu ocijeniti hidrofobnost i/ili površinski naboj proteina?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kako trebam ocijeniti proteinske površine u smislu hidrofobnosti i svojstava površinskog naboja površine.

Posebno želim usporediti hidrofobne mrlje ili površinski naboj između dva proteina, na primjer .pdb ili Fasta sekvence.

Cilj je proučiti mehanizam adsorpcije proteina u kontekstu pročišćavanja proteina.


Budući da imate strukture, po mom mišljenju najbolja opcija je Pymol.

Hidrofobnost

Otvorite Pymol. Učitajte proteine ​​po izboru. Preuzmite color_h.py koji je skripta sa Sveučilišta u Osaki koja boji ostatke prema Eisenbergovoj ljestvici hidrofobnosti. Učitajte ovo u Pymol doDatoteka-> Pokreni-> PATH/TO/color_h.py. Zatim u Pymolu pokrenite sljedeće naredbe

  1. pokazati površinu

  2. boja_h

Imajte na umu da se skripta može uređivati ​​tako da koristi bilo koju ljestvicu koja vam se sviđa. @mimat vas upućuje na protscale i ja bih to isto predložio. Eisenbergova ljestvica prilično je stara ljestvica konsenzusa. Najnovije skale bi mogle biti prikladnije u vašem slučaju.

Kako bi to počeo kvantificirati, Pymol ima alate za izračunavanje pristupačnosti otapala, na primjer.

Dodatno, PDBSum i PDBe-PISA mogu procijeniti površinu dostupnu otapalu.

Površinski naboj

Vakuumska elektrostatika

Najbrži i najjednostavniji način generiranja elektrostatike je pomoću ugrađenih alata za vakuumsku elektrostatiku. U Pymol -u odaberiteakcijski gumb (A)-> generiraj-> vakuumska elektrostatika-> kontaktni potencijal proteina.

ABPS

Budući da ugrađena elektrostatika Pymol donosi mnogo pretpostavki, za objavljivanje je najbolje dobiti mnogo preciznije kvantificiranu površinsku kartu. Međutim, ABPS je malo uključeniji. Pročitajte wiki ako ovo više zvuči kao ono što vam treba.


Mislim da želite protscale. Daje vam hrpu mogućnosti za predviđanje kako će se vaš protein 'ponašati' za HPLC pročišćavanje i hidrofobnost, zakopane ostatke itd.


Izoelektrična točka

The izoelektrična točka (pI, pH (I), IEP), je pH pri kojem molekula ne nosi neto električni naboj ili je električno neutralna u statističkoj sredini. Standardna nomenklatura koja predstavlja izoelektričnu točku je pH (I). [1] Međutim, koristi se i pI. [2] Radi sažetosti, ovaj članak koristi pI. Na neto naboj molekule utječe pH okolnog okoliša i može postati pozitivnije ili negativnije nabijen zbog dobitka ili gubitka protona (H +).

Površine se prirodno pune i tvore dvostruki sloj. U uobičajenom slučaju kada su ioni za određivanje površinskog naboja H + /HO-, na neto površinski naboj utječe pH tekućine u koju je kruta tvar potopljena.

Vrijednost pI može utjecati na topljivost molekule pri danom pH. Takve molekule imaju minimalnu topljivost u vodi ili otopini soli pri pH koji im odgovara pI a često se taloži iz otopine. Biološke amfoterne molekule poput proteina sadrže i kisele i bazične funkcionalne skupine. Aminokiseline koje čine proteine ​​mogu biti pozitivne, negativne, neutralne ili polarne prirode, a zajedno daju proteinu ukupni naboj. Pri pH ispod svog pI, proteini nose neto pozitivan naboj iznad svog pI, nose neto negativni naboj. Proteini se stoga mogu odvojiti neto nabojem u poliakrilamidnom gelu pomoću bilo preparativne elektroforeze u gelu, koja koristi konstantan pH za odvajanje proteina ili izoelektrično fokusiranje, koje koristi gradijent pH za odvajanje proteina. Izoelektrično fokusiranje također je prvi korak u elektroforezi 2-D gel poliakrilamidnog gela.

U biomolekulima proteini se mogu odvojiti ionsko izmjenjivačkom kromatografijom. Biološki proteini se sastoje od spojeva cviterionskih aminokiselina, neto naboj ovih proteina može biti pozitivan ili negativan ovisno o pH okoliša. Specifični pI ciljnog proteina može se upotrijebiti za modeliranje procesa oko njega, a zatim se spoj može pročistiti iz ostatka smjese. Za ovaj proces pročišćavanja mogu se koristiti puferi različitih pH za promjenu pH okoliša. Kad se smjesa koja sadrži ciljani protein napuni u ionski izmjenjivač, stacionarna matrica može biti ili pozitivno nabijena (za mobilne anione) ili negativno nabijena (za mobilne katione). Pri niskim pH vrijednostima neto naboj većine proteina u smjesi je pozitivan-u kationskim izmjenjivačima ti se pozitivno nabijeni proteini vežu za negativno nabijenu matricu. Pri visokim vrijednostima pH, neto naboj većine proteina je negativan, gdje se vežu za pozitivno nabijenu matricu u anionskim izmjenjivačima. Kada je okolina na pH vrijednosti jednakoj pI proteina, neto naboj je nula, a protein nije vezan za bilo koji izmjenjivač, pa se stoga može eluirati. [3]


Kako mogu ocijeniti hidrofobnost i/ili površinski naboj proteina? - Biologija

KEMIJA PROTEINA

POZADINSKE INFORMACIJE: Možda biste se trebali posavjetovati s Robertom Russellovim vodičem za predviđanje strukture. Za biokemijska svojstva aminokiselina pogledajte PROWL, Hidrofobnost aminokiselina i Referentnu tablicu aminokiselina (GenScript). Ako ste posebno zainteresirani za antitijela, preporučio bih vam da posjetite & quotStranicu resursa za antitijela. & Quot

Sastav aminokiselina & amp. Masa & ndash ProtParam (ExPASy, Švicarska)
Izoelektrična točka - Izračunajte alat pI/Mw (ExPASy, Švicarska). Ako želite prikaz odnosa između naboja i pH, upotrijebite ProteinChemist (ProteinChemist.com) ili JVirGel Proteomic Tools (PRODORIC Net, Njemačka).
Masa, pI, sastav i mol% kisele, bazične, aromatske, polarne itd. Aminokiseline - PEPSTATI (KLESATI). Biokemija-online (Vitalonic, Rusija) daje jedan % sastava, molekulske mase, pI i punjenje pri bilo kojem željenom pH.

Kalkulator molekularne težine peptida (GenScript) - mrežni kalkulator određuje kemijsku formulu i molekulsku masu vašeg peptida koji vas zanima. Također možete navesti post-translacijske modifikacije, kao što su izmjene N- i C-terminala i pozicioniranje disulfidnih mostova, kako biste dobili točnije izlaze.

Kalkulator izoelektrične točke 2.0 (IPC 2.0) - je poslužitelj za predviđanje izoelektričnih točaka i strKa vrijednosti koristeći mješavinu dubokog učenja i vektorskih regresionih modela podrške. Točnost predviđanja (RMSD) IPC 2.0 za proteine ​​i peptide nadmašuje prethodne algoritme. (Referenca: Kozlowski LP (2021) Nucl. Acids Res. Problem s web poslužiteljem).

Izračun sastava/molekularne težine (Medicinski centar Sveučilišta Georgetown, SAD) - jedini problem s ovom web lokacijom je taj što kada se pokreće u paketnom načinu rada ne identificira niz po imenu, samo redni broj

Kalkulator proteina (C. Putnam, Scripps Research Institute, SAD) - izračunava masu, pI, naboj pri danom pH, broji ostatke aminokiselina itd.

Tm Prediktor (Laboratorij P.C. Lyu, Nacionalno sveučilište Tsing-Hua, Tajvan) - izračunava teoretsku temperaturu taljenja proteina.

Antigenost i alergenost: dobro mjesto za početak bila bi baza podataka imunoloških epitopa (IEDB)

Abie Pro dizajn peptidnih antitijela (Chang Bioscience)

Poslužitelji alergenosti: AllerTOP (Referenca: Dimitrov, I. i sur. 2013. BMC Bioinformatics 14(Dopuna 6): S4), AlgPred - predviđanje alergenih proteina i mapiranje IgE epitopa (Referenca: Saha, S. i Raghava, G.P.S. 2006. Istraživanje nukleinskih kiselina 34: W202 -W209.) I SDAP - Strukturna baza alergenih proteina (Referenca: Ivanciuc, O. i sur. 2003. Nukleinske kiseline Res. 31: 359-362).

EpiToolKit - virtualni je radni stol za imunološka pitanja s naglaskom na dizajnu cjepiva. Nudi niz imunoinformatičkih alata koji pokrivaju genotipizaciju MHC-a, predviđanje epitopa i neo-epitopa, odabir epitopa za dizajn cjepiva i sastavljanje epitopa. U svojoj nedavno ponovno implementiranoj verziji 2.0, EpiToolKit nudi niz novih funkcija i po prvi put omogućuje kombiniranje alata u složene tokove rada. Za neiskusne korisnike nudi pojednostavljena sučelja koja će korisnike voditi kroz analizu složenih imunoloških skupova podataka. (Referenca: Schubert S i sur. (2015) Bioinformatika 31(13): 2211 & ndash2213).

Violina - V.prisloniti Jan istraga i O.nLine Janformacija Network - omogućuje jednostavno prikupljanje, usporedbu i analizu podataka istraživanja povezanih s cjepivima na različitim ljudskim patogenima. Očekuje se da će VIOLIN postati centralizirani izvor informacija o cjepivu te da će istraživačima iz osnovnih i kliničkih znanosti pružiti kurirane podatke i alate za bioinformatiku za istraživanje i razvoj cjepiva . VBLAST: Prilagođeno BLAST pretraživanje cjepiva omogućuje različite strategije pretraživanja protiv 77 genoma od 34 patogena. (Referenca: He, Y. i sur. 2014. Nukleinske kiseline Res. 42 (Problem s bazom podataka): D1124-32).

SVMTriP - nova je metoda predviđanja antigenog epitopa s najnovijim unosom sekvence iz baze podataka IEDB. U našoj metodi, Support Vector Machine (SVM) je korišten kombiniranjem tri-peptidne sličnosti i ocjena sklonosti (SVMTriP) kako bi se postigla bolja izvedba predviđanja. Štoviše, SVMTriP je sposoban prepoznati virusne peptide iz pozadine humane proteinske sekvence. (Referenca: Yao B i sur. (2012) PLoS One 7(9): e45152).

Topljivost i kristalizacija:

EnzymeMiner - nudi automatizirano iskopavanje topljivih enzima različitih struktura, katalitičkih svojstava i stabilnosti. Predviđanje topljivosti koristi interni SoluProt prediktor razvijen pomoću strojnog učenja (Referenca: Hon J i sur. 2020. Nucl Acids Res 48 (W1): W104 & ndashW109).

ESPRESSO (ESvrijeme od PRotein ExpreSsion i TAKOlubility) - je prediktor zasnovan na slijedu za procjenu ekspresije i topljivosti proteina za tri različita sustava ekspresije proteina: in vivo Escherichia coli, Brevibacillus, i bez stanica pšeničnih klica. (Referenca: Hirose S, & amp Noguchi T. 2013. Proteomika. 13:1444-1456).

SABLE - Točno predviđanje temeljeno na slijedovima relativnih pristupa otapalimaBiLitiE, sekundarnih struktura i transmembranskih domena za proteine ​​nepoznate strukture. (Referenca: Adamczak R i sur. 2004. Proteini 56:753-767).

SPpred (Soluble Protein predviđanje) (Centar za bioinformatiku, Institut za mikrobiološku tehnologiju, Chandigarh, Indija) - web-poslužitelj za predviđanje topljivosti proteina pri prekomjernoj ekspresiji u E coli. Predviđanje se vrši pomoću hibrida SVM modela obučenog na PSSM profilu generiranog PSI-BLAST pretraživanjem baze podataka proteina 'nr ' i podijeljenim sastavom aminokiselina.

Protein & ndashSol - web je poslužitelj za predviđanje topljivosti proteina. Koristeći dostupne podatke za topljivost proteina Escherichia coli u ekspresijskom sustavu bez stanica, izračunato je 35 svojstava temeljenih na sekvenci. Težine svojstava određuju se razdvajanjem podskupova niske i visoke topljivosti. Model vraća predviđenu topljivost i naznaku značajki koje najviše odstupaju od prosječnih vrijednosti. (Referenca: Hebditch M i sur. 2017. Bioinformatika 33(19): 3098 & ndash3100).

CamSol - za racionalno projektiranje proteinskih varijanti s povećanom topljivošću. Metoda djeluje tako da izvrši brzi računalni pregled desetaka tisuća mutacija kako bi se identificirale one s najvećim utjecajem na topljivost ciljnog proteina uz zadržavanje njegovog prirodnog stanja i biološke aktivnosti. (Referenca: Sormanni P i sur. (2015) J Molec Biol 427(2): 478-490). N.B. Zahtijeva registraciju.

Surface Entropija Robrazovanje str rediction (SERp) - ovaj istraživački alat ima za cilj pomoći u identifikaciji mjesta koja su najprikladnija za mutacije osmišljene za poboljšanje kristalizacije pristupom smanjenja površinske entropije. (Referenca: Goldschmidt L. i sur. 2007. Protein Science. 16:1569-1576)

CRYSTALP2 - za in-silico predviđanje sklonosti kristalizaciji proteina. (Referenca: Kurgan L, et al. 2009. BMC Structural Biology 9: 50) i, PPCpred-predviđanje sklonosti prema proizvodnji kristala difrakcijske kvalitete, proizvodnji kristala, pročišćavanju i proizvodnji proteinskog materijala na temelju slijeda (Reference: M.J. Mizianty & amp L. Kurgan. 2011. Bioinformatika 27: i24-i33).

Antimikrobni peptidi, cjepiva i toksini:

APD (Antimikrobna Peptida Database) (Referenca: Wang, Z. i Wang, G 2004. Nucl. Acids Res.32: D590-D592)

Sustav sekrecije tipa III (T3SS) bitan je mehanizam za interakciju domaćin-patogen u infekcijskom procesu. Proteini koji se izlučuju T3SS strojem mnogih gram-negativnih bakterija poznati su kao T3SS efektori (T3SE). Oni mogu biti lokalizirani substanično u domaćinu ili biti dio vrha igle T3SS koji izravno stupa u interakciju s membranom domaćina kako bi doveo druge efektore u ciljnu stanicu. T3SEdb predstavlja takav pokušaj sastavljanja opsežne baze podataka o svim eksperimentalno utvrđenim i navodnim T3SE-ovima na web stranici dostupnoj. Dostupno je BLAST pretraživanje. (Referenca: Tay DM i sur. 2010. BMC Bioinformatics. 11 Dodatak 7: S4).

Učinkovit (Sveučilište u Beču, Austrija i Tehničko sveučilište u Münchenu, Njemačka) - Bakterijsko lučenje proteina ključni je mehanizam virulencije simbiotskih i patogenih bakterija. Time se efektorski proteini transportiraju iz bakterijskog citosola u izvanstanični medij ili izravno u eukariotsku stanicu domaćina. Učinkoviti portal pruža unaprijed izračunata predviđanja o bakterijskim efektorima u svim javno dostupnim patogenim i simbiotičkim genomima, kao i mogućnost za korisnika da predvidi efektore u vlastitim podacima o sekvenci proteina.

Vaxign je prvi sustav za izradu cjepiva na webu koji predviđa ciljeve cjepiva na temelju sekvenci genoma koristeći strategiju obrnute vakcine. Predviđene značajke u cjevovodu Vaxign uključuju podstanično mjesto proteina, transmembranske spirale, vjerojatnost adhezina, očuvanje na ljudskim i/ili mišjim proteinima, isključivanje sekvence iz genoma (a) nepatogenih sojeva (i) i vezivanje epitopa za MHC klase I i klasu II . Unaprijed izračunata baza podataka Vaxign sadrži predviđanje ciljeva cjepiva za genom & gt350. (Referenca: He Y i sur. 2010. J Biomed Biotechnol. 2010: 297505). Novija verzija Vaxign 2 Beta dostupna je ovdje.

VacTarBac je platforma koja pohranjuje kandidata za cjepivo protiv nekoliko patogenih bakterija. Cjepivo je osmišljeno na temelju njihove vjerojatnosti da djeluje kao epitop, pa stoga ima potencijal inducirati bilo koji od nekoliko krakova imunološkog sustava. Ovi epitopi su predviđeni u odnosu na faktor virulencije i gene essentaila 14 bakterijskih vrsta. (Referenca: Nagpal G i sur. (2018) Front Immunol. 9: 2280).

Abpred - uzet će jednu aminokiselinsku sekvencu za Fv i izračunati predviđenu izvedbu 12 biofizičke platforme (Referenca: Hebditch M & amp J Warwicker (2019) PeerJ. 7: e8199).

T3SE - predviđanje efektora sustava izlučivanja tipa III (Referenca: L & oumlwer M, & amp Schneider G. 2009. PLoS One. 4:e5917. Pogreška u: PLoS One. 20094 (7).

SIEVE Server javni je web alat za predviđanje efektora izlučenih tipa III. SIEVE poslužitelj ocjenjuje potencijalne izlučene efektore iz genoma bakterijskih patogena sa sustavima izlučivanja tipa III koristeći model naučen iz poznatih izlučenih proteina. SIEVE poslužitelj zahtijeva da se pregledaju samo proteinske sekvence proteina i daje konzervativnu vjerojatnost da je svaki ulazni protein efektor izlučenog tipa III. (Referenca: McDermott JE i sur. 2011. Infect Immun. 79:23-32).

Kružni dikroizam:

Kružni dikroizam (Birkbeck College, Kristalografska škola, Engleska) DICHROWEB je interaktivna web stranica koja omogućuje dekonvoluciju podataka iz pokusa spektroskopije s kružnim dikroizmom. Nudi sučelje za niz algoritama za dekonvoluciju (CONTINLL, SELCON3, CDSSTR, VARSLC, K2D).

K2D2: Predviđanje postotaka sekundarne strukture proteina iz CD spektra-omogućuje analizu 41 podatkovne točke spektra CD-a u rasponu od 200 nm do 240 nm ili ili 51 točku podataka za raspon 190-240 nm (Referenca: Perez-Iratxeta C & amp Andrade- Navarro, 2008. BMC Structural Biology 2008, 8:25)

K2D3 web je poslužitelj za procjenu spirale i & szlig lančanog sadržaja proteina iz njegovog kružnog spektra dikroizma. K2D3 koristi bazu podataka teoretskih spektara izvedenih s Dichrocalc-om (Referenca: Louis-Jeune C i sur. 2012. Proteini: struktura, funkcija i bioinformatika amp 80: 374 & ndash381)

Ostaci cisteina:

DiANNA - predvidjet će stanje oksidacije cisteina (točnost 76%), parove cisteina (točnost 81%) i povezanost disulfidnih veza (točnost 86%). (Referenca: Nucl. Acids Res. 33: W230-W232).

CYSREDOX (Sveučilište Rockefeller, SAD) i CYSPRED (CIRB Biocomputing Group, Sveučilište u Bologni, Italija) izračunati redoks stanje cisteinskih ostataka u proteinima.

Ploter za hidrofobnost ( Innovagen ) - i hidroploter za proteine ​​- odaberite u odjeljku Alati (ProteinLounge, San Diego, CA ).

Proteoliza i spektrometrija mase:

Proteoliza - PeptideCutter (ExPASy, Švicarska) koji također predviđa mjesta cijepanja za enzime i kemikalije. Alternativno mjesto proteolize je Mobility_plot 4.1 (Napredni proteolitički otisak prsta, IGH, Francuska).
Za sofisticiraniju analizu proteina koja uključuje spektroskopiju mase, ExPasy je uveo FindMod za predviđanje potencijalnih posttranslacijskih modifikacija proteina u peptidima i GlycoMod koji može predvidjeti moguće strukture oligosaharida koje se javljaju na proteinima iz njihovih eksperimentalno određenih masa.

ProFound - je alat za pretraživanje baze proteinskih sekvenci pomoću podataka iz masenih spektara peptidnih karata. Bayesov algoritam koristi se za rangiranje proteinskih sekvenci u bazi podataka prema njihovoj vjerojatnosti stvaranja peptidne karte. Pojednostavljenoj verziji možete pristupiti ovdje (Sveučilište Rockefeller, New York, SAD). Ne može se koristiti vlastita baza proteina.

ProteinProspector (Sveučilište u Kaliforniji) -nudi širok izbor alata (npr. MS-Fit, MS-Tag, MS-Seq, MS-Pattern, MS-Homology) za maseni spektroskop proteina.

Ponavljanja u proteinskim sekvencama mogu se otkriti pomoću radara ( R apid A utomatski D otkrivanje i A lignment od R epeats, Europski institut za bioinformatiku) ili REPRO (Referenca: George RA.& amp Heringa J. 2000. Trendovi Biochem. Sci. 25: 515-517).

ODGOVOR (REPjede i njihove POjodičnosti) - detektira i analizira regije s kratkim ponavljanjima bez praznina u proteinima. On utvrđuje periodičnosti pomoću Fourier -ove transformacije (FTwin) i interne analize sličnosti (REPwin). FTwin dodjeljuje numeričke vrijednosti aminokiselinama koje odražavaju određena svojstva, na primjer hidrofobnost, i daje informacije o odgovarajućim periodičnostima. REPwin koristi samouravnavanja i prikazuje ponavljanja koja otkrivaju značajne unutarnje sličnosti. Dopunjeni su PSIPRED -om i predviđanjem namotanih zavojnica (COILS), što poslužitelj čini korisnim analitičkim alatom za vlaknaste proteine. (Referenca: M. Gruber i sur. 2005. Nucl. Acids Res. 33: W239-W243).

Dvodimenzionalni gelovi:

JVirGel izračun virtualnih dvodimenzionalnih proteinskih gelova - stvara virtualne 2D proteome od ogromnog popisa eukariota i prokariota (ili pojedinačnih proteina). Dvije verzije: html (ograničeno) i Java applet (nevjerojatno, ali morate instalirati Java Runtime Environment. (Referenca: K. Hiller i sur. 2003. Nucl. Acids Res. 31: 3862-3865).

Nacrtajte virtualne dvodimenzionalne proteinske gelove (PRODORIC Net, Njemačka) - koristeći vlastite podatke o sekvenci proteina ili za različite organizme.

Predviđač proteina ogrebotina - (Institut za genomiku i bioinformatiku, Sveučilište California, Irvine) - programi uključuju: ACCpro: relativna dostupnost otapala proteinskim ostacima CMAPpro: Predviđanje kontaktnih mapa aminokiselina COBEpro: Predviđanje kontinuiranih epitopa B-stanica CONpro: predviđa je li broj kontakata svakog ostatka u proteinu iznad ili ispod prosjeka za taj ostatak DIpro: Predviđanje disulfidnih mostova DISpro: Predviđanje neuređenih regija DOMpro: Predviđanje domena SSpro: Predviđanje sekundarne strukture proteina SVMcon: Predviđanje kontaktnih mapa aminokiselina pomoću Support Vector Machines i, 3Dpro: Predviđanje tercijarne strukture proteina (Ab Initio).

Mutageneza:

Dizajner gene mutageneze (GenScript) je razvijen kako bi vaš dizajn točkaste DNA mutageneze bio jasan kako bi se olakšala mutacija gena. Za izvođenje mutageneze DNA iz divljeg tipa, jednostavno unesite početni niz gena divljeg tipa u donje polje, a zatim kliknite gumb & ldquofrom odabira & rdquo za odabir aminokiselina (a) koje vas zanimaju. Posljedično, nova genska sekvencija koja kodira mutirani protein bit će generirana klikom & ldquosubmit & rdquo. Možete odabrati brojne sustave izraza.

I -Mutant2.0: prediktor promjena stabilnosti proteina nakon mutacije - odaberite ili referentni broj PDB -a ili zalijepite vlastiti protein. Odgovor (putem e -pošte) ukazuje na to je li protein manje -više stabilan, što bi mogla biti korisna metoda u stvaranju "boljih" proteina. (Referenca: E. Capriotti i sur. 2005. Nucl. Acids Res. 33: W306-W310).

SIFT - Sorting Jantolerantan fROM Tolerantni (SIFT) algoritam predviđa učinak kodirajućih varijanti na funkciju proteina, tj. predviđa utječe li zamjena aminokiselina na funkciju proteina na temelju homologije sekvenci i fizičkih svojstava aminokiselina. SIFT se može primijeniti na prirodne nesinonimne polimorfizme i laboratorijski izazvane missense mutacije. (Referenca: N-L Sim i sur. 2012. Istraživanje nukleinskih kiselina 40(1): W452 & ndashW457).

mCSM -membrana - predviđa učinke mutacija na transmembranske proteine. (Referenca: Pires DEV i sur. 2020. Nucl Acids Res 48 (W1): W147 & ndashW153).


Materijali za implantabilne sustave

1.7.1 Prilagođavanje fizikalnih i kemijskih svojstava površina

Adsorpcija proteina u načelu se može umanjiti prilagođavanjem površinske hidrofobnosti (Wang et al., 2004.), tekstura (Curtis i Wilkinson, 2001.) i površinska funkcionalnost (Elbert i Hubbell, 1996.) implantata. Međutim, to nije lak zadatak: čak i kada su prisutne vrlo male količine adsorbiranih proteina, dolazi do regrutiranja stanica (Shen et al., 2002.). U postojećoj literaturi postoji nekoliko izvješća o sustavnim pokusima koji uključuju niz površinskih kemija koje rezultiraju različitim stupnjevima hidrofobnosti u pokušaju postizanja ovog cilja (Tang et al., 1998. Anderson et al., 1999.). Općenito, to se postiže imobilizacijom različitih funkcionalnih skupina silanizacijom. Iako je adhezija stanica u korelaciji s akutnom upalom u nekim slučajevima uspješno smanjena, postoji konsenzus da površinska funkcionalnost nema značajan učinak na kronične upalne procese (vidi, na primjer, Tang et al., 1998. Ratner, 2002. Mostovi i Garcia, 2008.). Bez obzira na sastav površine, nespecifični i nasumično orijentirani proteini adsorbiraju se na površinu na način koji se bitno razlikuje od bilo kojeg prirodnog procesa, stoga dovodi do hipoteze da bi potraga trebala biti upravljan proces adsorpcije proteina, a ne radi njegova izbjegavanja (Ratner, 2002).


Uvod

Unatoč sve većoj komercijalnoj i industrijskoj uporabi nanočestica (NP) u područjima kao što su kreme za sunčanje, kozmetika, katalizatori, pigmenti i antimikrobna sredstva, malo se zna o njihovom utjecaju na okoliš [1]. Procjene predviđaju porast globalne potrošnje nanomaterijala sa približno 308.322 metričke tone u 2016. na 733.220 tona u 2021. godini [2]. Na kraju svog vijeka trajanja, NP se oslobađaju i nailaze na dinamična i složena okruženja koja mijenjaju njihovu površinu. Trenutačno nema dovoljno podataka za uspostavu prediktivnih odnosa strukture i aktivnosti za procjenu rizika, uglavnom zbog nedostatka fizikalno-kemijske karakterizacije nanomaterijala u relevantnim uvjetima [3]. Koeficijenti raspodjele naširoko se koriste za modeliranje ekološke sudbine i bioraspoloživosti kemikalija, ali paralelni opisi nanomaterijala nisu široko primijenjeni [4]

Jedan od najmoćnijih i najkorisnijih deskriptora kemikalija je relativna hidrofobnost. Hidrofobnost je važan parametar u procjeni rizika koji se može koristiti za predviđanje kretanja kroz tlo, prijevoza u vodenom okolišu, bioraspoloživosti za organizme i podjele u fiziološkim sustavima [5]. Također se smatra da je hidrofobnost ključni parametar za predviđanje ponašanja okoliša i bioloških interakcija nanomaterijala [6,7]. Kao i kod kemikalija, veća je vjerojatnost da će hidrofilni NP ostati u vodenom stupcu i potencijalno imati povećanu pokretljivost, dok će se hidrofobne čestice vjerojatnije vezati za sedimentnu organsku tvar. Kad NP uđu u okoliš, nailaze na sastavne dijelove okoliša poput prirodnih organskih tvari (NOM), iona i polisaharida, koji se adsorbiraju na površinu NP i tvore dinamičku koronu, mijenjajući svojstva površine NP i utječući na sudbinu, transformacije i preuzimanje [8 ]. Površinska hidrofobnost NP vjerojatno utječe na sastav korone i afinitet prema okolnim površinama okoliša [9,10].

Ovaj se koncept dalje primjenjuje za opisivanje interakcije NP -a s organizmima. Hidrofobni NP pokazali su interakciju s lipidnim dvoslojem organizama, a dokazi ukazuju na povećanu apsorpciju u odnosu na hidrofilne NP [11]. Nakon uzimanja, pokazalo se da površinska hidrofobnost NP izravno utječe na toksičnost, vrijeme cirkulacije i bioakumulaciju [12,13]. Nadalje, hidrofobnost diktira interakciju površine NP s biološkim komponentama kao što su proteini i biomolekule koje se adsorbiraju na površinu, dalje mijenjajući biološku interakciju [14].

Razmatranja vezana uz nanočestice doprinose složenosti mjerenja i tumačenja mjerenja hidrofobnosti. NP se mogu sastojati od različitih veličina i površinske funkcionalizacije, a obje utječu na ponašanje particioniranja i interakcije. Hou et al. otkrili su da veličina Au NP-a utječe na to koliko se brzo NP-i distribuiraju na lipidnu membranu s čvrstom podlogom, dok površinska funkcionalnost i kemija otopine određuju "prividne" koncentracije u stacionarnom stanju [15]. Aglomeracija također može utjecati na sudbinu i zakomplicirati mjerenja uzrokujući taloženje NP -a tijekom vremena i sprječavajući istinsko particioniranje [16]. NP -i su često funkcionalizirani s različitim površinskim premazima koji također mogu promijeniti površinsku hidrofobnost. Prethodne studije otkrile su da promjene u hidrofobnosti površine čestica mogu promijeniti interakcije stanica i posljedičnu apsorpciju [17]. Druga studija pokazala je da je vezanje Ag NP na hidrofobne površine kolektora izravno proporcionalno hidrofobnosti premaza (citrat, PVP i GA) [18]. Stoga je potrebna korisna mjera hidrofobnosti koja točno predstavlja složeno i dinamičko ponašanje NP.

Konvencionalne metode za kvantificiranje hidrofobnosti kemikalija i čvrstih površina oslanjaju se na podjelu ili druga mjerenja ovisna o ravnoteži. Međutim, NP ne postižu termodinamičku ravnotežu, pa su kinetički kontrolirani parametri relevantniji i prikladniji [19]. Jedan je pristup dobiti vrijednosti za učinkovitost pričvršćivanja (α) NP -a koje se mogu izravno primijeniti za modeliranje taloženja NP -a na površinu kolektora koristeći jednadžbu Smoluchowskog. Ova je metoda dobro uspostavljena za modeliranje koagulacije čestica i pokazalo se da uspješno kvantificira vezanje određenih NP na površine u složenim okruženjima [20-24]. Međutim, α se mora eksperimentalno odrediti za svaki par površina i ovisi o svojstvima medija kao što su ionska jakost, pH i koncentracija organske tvari. Postoji potreba za kvantificiranjem inherentne površinske hidrofobnosti NP -a kako bi se predvidjelo vezivanje za površine pomoću računalnih modela sudbine na način paralelan s predviđanjem podjele kemikalija u odjeljke okoliša. Da bi to riješili, Valsesia i sur. razvio je metodu za kvantificiranje učinkovitosti pričvršćivanja za NP i standardno projektirane površine kolektora [25]. Ova metoda obećava, ali se do sada primjenjivala samo na idealizirane, sferne NP u kontroliranim uvjetima.

Postojeće metode za karakteriziranje hidrofobnosti tvari primijenjene su na NP i postigle su različite stupnjeve uspjeha. Primjeri ovih metoda uključuju kontaktni kut, koji se obično koristi za procjenu hidrofobnosti čvrstih površina, podjelu oktanol-voda, koja se obično koristi za kemikalije, te kromatografiju s hidrofobnom interakcijom, koja pruža relativnu mjeru hidrofobnosti proteina. U nekim slučajevima, ove su metode modificirane za ponašanje specifično za NP.

Kontaktni kut mjeri namočivost čvrste površine pomoću tekućine iz sonde, obično tehnikom kapanja u sjedećem položaju i mjerenjem kuta na sučelju kruta tekućina-para. Za primjenu ove tehnike na nanomaterijalima, suspenzija NP prvo se filtrira i utisne u ravni disk prije nanošenja tekućine iz sonde. Ova je metoda provedena u nizu NP oksida rijetkih zemalja i za sve je utvrđeno da su hidrofobni, s kutovima dodira vode između 100 ° i 115 ° [26]. Slična metoda primijenjena je na fulerene, fulerole i obložene Ag NP na tekućoj, tekućoj, krutoj granici i za sve je utvrđeno da su hidrofilni, što nije u skladu s drugim mjerenjima [27]. Arnaudov et al. koristio tehniku ​​hvatanja gela kako bi eliminirao potrebu utiskivanja NP -a u ravni disk, ali ova metoda zahtijeva napredne tehnike poput mikroskopije atomske sile i ne uzima u obzir učinke nakupljanja ili funkcionalizacije [28]. Veliko ograničenje korištenja kontaktnog kuta za hidrofobnost je to što ne dopušta eksperimentalno in situ mjerenja [26,27,29]. Osim toga, ne uzima u obzir veličinu NP, oblik, hrapavost površine ili heterogenost [30].

Ako se NP suspenzije modeliraju kao homogene otopine, ponašanje raspodjele između dvije tekuće faze koje se ne mogu miješati (oktanol i voda) moglo bi se koristiti za procjenu hidrofobnosti. Koeficijent raspodjele oktanol-voda (KOW) se obično koristi za kemikalije i snažan je deskriptor za modeliranje sudbine u okolišu i bioraspoloživosti za procjenu rizika [31]. Oktanol se koristi kao zamjena za organski bogate materijale, poput sedimenta ili lipidne membrane. Ovo mjerenje, kada se primijeni na otopljene kemikalije, pretpostavlja da se otopljene tvari slobodno kreću između dvije faze, a ravnotežne koncentracije predstavljaju "afinitet" za svaku fazu.

NP suspenzije krše osnovne pretpostavke o topljivosti i ravnoteži povezane s KOW, ali mnoge studije i dalje primjenjuju ovu mjeru za procjenu hidrofobnosti NP [19]. Metoda se najčešće primjenjivala na fulerene, pa iako su općenito okarakterizirani kao vrlo hidrofobni, točne vrijednosti nisu dosljedne među studijama i raspona veličina [27,32]. Kad se primijeni na ugljikove nanocijevi, izmjeri KOW nije utvrđeno da vrijednosti predviđaju bioakumulaciju u glista ili oligoheta. KOW zabilježeno je da su nanomaterijali nedosljedni s organskim spojevima slične kemijske strukture, pri čemu se agregacija, veličina i površinski premazi navode kao moguća objašnjenja [33].

Neka su istraživanja pokušala dobiti KOW vrijednost za NP uz priznavanje nedostataka ili ulaganje napora za prilagodbu rezultata za sustave na bazi čestica. Prilikom primjene metode tresanja tikvice za mjerenje KOW, primijećeno je da se neki nanomaterijali raspodjeljuju na sučelju između vodene i oktanolne faze. Za analizu mjerenja u ovom scenariju predložen je koeficijent raspodjele s dva parametra, pri čemu se uzima u obzir omjer mase NP u vodenoj, organskoj i međusklopu [34]. Dobivena mjerenja ovise o sustavu i funkcija su površine sučelja, broja čestica i vremena. Druga predložena prilagodba je procjena KOW samo površinskih funkcionalnih skupina, te pretpostaviti da jezgra ima zanemariv učinak na površinsku hidrofobnost [7]. Ovo je vjerojatno najprikladnije za NP s malim jezgrama i velikim, razgranatim organskim premazima. KOW mjerenja ove prirode mogu biti korisna za usporedbu unutar klase nanomaterijala, ali do danas nisu široko provedena.

Alternativna metoda za procjenu hidrofobnosti NP -a je hidrofobna interakcijska kromatografija (HIC). HIC se tipično koristi za odvajanje proteina na temelju njihove relativne hidrofobnosti [35]. Proteini se eluiraju kroz kolonu postupnim smanjenjem koncentracije soli, pri čemu se većina hidrofobnih proteina eluira pri najnižoj koncentraciji soli. Stacionarna matrica stupa tipično se sastoji od agaroznih zrnaca funkcionaliziranih alkilnim lancima različitih duljina. Iako je ova metoda potencijalno pogodna za primjenu s NP -ima zbog sličnog raspona veličina proteina, primijenjena je samo za mjerenje hidrofobnosti NP -a u ograničenom broju studija. NP polistirena ocijenjeni su pri konstantnoj koncentraciji soli, a volumen elucije potreban za potpuno uklanjanje čestica iz kolone alkil-agaroze korišten je kao mjera hidrofobnosti [36]. Druga je prilagodba bila upotreba više stupova s ​​različitim duljinama alkilnog lanca za usporedbu hidrofobnosti različitih polimernih NP [37]. HIC se potencijalno može koristiti za čestice sa širokim rasponom hidrofobnosti jer korisnik može odabrati stacionarnu fazu.

Adsorpcija hidrofobnih boja na površinu čestica još je jedna metoda koja je potencijalno dobro prilagođena NP -ima. Ova metoda primijenjena je na fluorescentno označene NP polistirena, čestice lateksa s različitim funkcionalnim skupinama i čvrste lipidne NP pomoću organske boje Rose Bengal, kao hidrofobne sonde [17,38,39]. Neke poteškoće identificirane ovom metodom bile su smetnje od tenzida, vremenski intenzivno određivanje raspona za odgovarajuće koncentracije NP-a i poteškoće s odvajanjem NP-a od suspenzije radi analize apsorbancije. Rose Bengal pruža robusna mjerenja za hidrofobne NP, ali daje ograničene podatke o hidrofilnim površinama. Dokazana je upotreba A hidrofilne boje, Nil Blue, kao sredstva za postizanje razlučivosti mjerenja hidrofilnih čestica [27]. Upotreba i hidrofobnih i hidrofilnih boja obećava da će omogućiti mjerenja s dobrom razlučivošću za usporedbu NP sa širokim rasponom sastava.

U ovom smo istraživanju procijenili HIC i adsorpciju bojila (ruža bengalska i nilska plava) kako bismo procijenili hidrofobnost NP i usporedili ih s tradicionalnim K.OW metodama. Rezultati su ocijenjeni na temelju sposobnosti svake metode da prevlada velike izazove povezane s NP: aglomeracija, funkcionalizacija površine i ekološke transformacije. Neprevučeni zlatni (Au) NP odabrani su zbog njihove male veličine i sposobnosti da se lako kvantificiraju apsorpcijskom spektroskopijom. Neprevučeni NP bakrenog oksida (CuO) korišteni su zbog njihove poznate sklonosti aglomeraciji u otopini. Silicijev dioksid (SiO2) NP -i sa i bez površinske funkcionalizacije amina odabrani su za promatranje promjena u hidrofobnosti zbog površinskih premaza. Ispitivali smo, modificirali i ocjenjivali metode temeljene na potencijalno širokoj primjenjivosti na NP, s krajnjim ciljem dobivanja brzih, korisnih in situ mjerenja za buduće modele sudbine u okolišu.


Sažetak

Proteinske nanočestice su biomaterijali koji se u potpunosti sastoje od proteina, a proteinska sekvenca i struktura određuju fizikalno -kemijska svojstva nanočestica. Nakon izlaganja fiziološkim tekućinama ili tekućinama iz okoliša, vjerojatno je da će proteinske nanočestice, poput sintetičkih nanočestica, adsorbirati proteine, a ta proteinska korona ovisit će o površinskim svojstvima proteinskih nanočestica. Kako se za konstruirane nanočestice proteina slabo razumije ovaj fenomen, svrha ovog rada bila je stvoriti proteinske nanočestice s promjenjivom površinskom hidrofobnošću i površinskim nabojem te utvrditi učinak tih svojstava na masu i sastav adsorbirane korone, pomoću fetusa goveđi serum kao uzor fiziološke otopine. Za ovo istraživanje razvijeni su albumini, kationski albumin i ovalbumin umrežene nanočestice, a njihove adsorbirane proteinske korone izolirane su i karakterizirane elektroforezom u gelu i masenom spektrometrijom s tekućinskom kromatografijom.Za proteinske nanočestice utvrđeni su različiti trendovi u masi i sastavu korone na temelju površinskog naboja i površinske hidrofobnosti. Proteomske analize otkrile su jedinstvene proteinske korone i identificirale različite proteine ​​za koje je poznato da utječu na klirens nanočestica in vivo. Nadalje, proteinska korona utjecala je na internalizaciju nanočestica in vitro u staničnoj liniji makrofaga. Ovi rezultati ukupno pokazuju snažan učinak identiteta i svojstava proteina na koronu nastalu na nanočesticama napravljenim od tog proteina. Ovaj rad gradi temelje za buduće proučavanje proteina korona na širokom spektru proteinskih nanočestica koje se koriste u nanomedicini i okolišu.


Odnos sekundarne strukture i površinske hidrofobnosti izolata sojinog proteina podvrgnutog toplinskoj obradi

90 ° C. Denaturacija topline povećala je površinsku hidrofobnost, a površinska hidrofobnost se smanjila s formiranjem agregata. Toplina je uzrokovala povećanje relativne količine α-helix strukture i ukupno smanjenje količine β-strukture limova u usporedbi s neobrađenim SPI. Relativne količine sekundarnih struktura varirale su s vremenom, temperaturom i intenzitetom primijenjene toplinske obrade. The β-Struktura lista bila je najvažnija zbog svoje značajne uloge u denaturaciji 7S globulina i nakon formiranih agregata, pa čak i u denaturaciji 11S globulina. Količina β-struktura lima u SPI imala je obrnutu korelaciju s površinskom hidrofobnošću kada se temperatura držala ispod 90 ° C. Osim, β-struktura okreta povećana kao β-7S/B-11S agregat formiran.

1. Uvod

Određivanje i mjerenje funkcionalnosti proteina počinje na razini strukture proteina. Biološki strukturno-funkcionalni odnosi često se otkrivaju kako bi se prilagodile proteinske aplikacije koje su obično povezane sa strukturnim prijelazima [1]. Toplinska obrada obično se koristi za poboljšanje funkcionalnosti sojinih proteina, poput topljivosti, upijanja vode, geliranja, emulgiranja ili pjenjenja [2–6]. Ranija istraživanja pokazala su da ta funkcionalna svojstva ovise o sastavu, strukturi, stupnju disocijacije, denaturaciji i agregaciji globulina 7S i 11S [7–9].

Povećanje temperature uzrokuje razvijanje proteina, izlažući sulfidrilne i hidrofobne skupine. Na primjer, glicinin ima sekundarne promjene u strukturi, a površinska hidrofobnost se povećava zagrijavanjem [8, 9]. Grijanje SPI, sastoji se od glicinina i β-konglicinin, potiče razvoj specifičnih interakcija među podjedinicama [10] i stvaranje topljivih kompleksa između β-podjedinica β-konglicinin i osnovna podjedinica glicinina [11]. Nasuprot tome, zagrijavanje samo glicinina uzrokuje agregaciju njegovih osnovnih podjedinica. Zagrijavanje disperzije proteina soje na temperaturama iznad 70 ° C uzrokuje raskrivanje globularne strukture, što dovodi do denaturacije proteina i stvaranja novih unutar- i međumolekulskih veza, poput vodikovih veza te elektrostatičkih i hidrofobnih interakcija [11].

Površinska hidrofobnost jedan je od najvažnijih čimbenika povezanih sa strukturom koji utječe na funkcionalna svojstva proteina. Površinska hidrofobnost značajno je povezana s geliranjem proteina, emulzijom i pjenom, koja su kritična svojstva u njegovoj primjeni kao sastojaka hrane [2, 12]. U različitim uzorcima proteina utvrđen je pozitivan odnos između konstante brzine flokulacije i kremiranja i ravnotežnog volumskog udjela emulzija emulzija s površinskom hidrofobnošću [13]. Hettiarachchy i sur. [14] izvijestili su da alkalno modificirana proteinska ljepila soje s visokim hidrofobnostima povećavaju svojstva vodootpornosti. Jiang i sur. [15] prijavljena svojstva vodootpornosti filmova izolata sojinih proteina predstavljaju blisku vezu s površinskom hidrofobnošću.

Wang i sur. [16] istaknuli su da povećana površinska hidrofobnost zbog odvijanja zagrijanog proteina, popraćena stvaranjem agregata povezanih disulfidnim vezama, može dovesti do nižeg površinskog tlaka pri dugotrajnoj adsorpciji i sličnoj dinamičkoj reologiji među površinama. Istraživanje površinske hidrofobnosti može biti važan korak u podešavanju funkcija i svojstava proteina na molekularnoj razini.

Površinska hidrofobnost je funkcija povezana sa strukturom, ovisno o veličini i obliku proteinske molekule, sastavu i slijedu aminokiselina te o bilo kojim intramolekulskim ili međumolekulskim poprečnim vezama [17–19]. Iako su prethodna istraživanja svojstava/funkcija međufaza, poput pjenjenja i emulgiranja, dale neke podatke o površinskoj hidrofobnosti iz strukturne perspektive [14–18], odnos između prostornih konformacija i površinske hidrofobnosti ostaje jasno definiran.

Poznato je da denaturacija proteina izlaže hidrofobne skupine i tako uzrokuje povećanje površinske hidrofobnosti. Osim toga, varijacija površinske hidrofobnosti ukazuje na promjene u hidrofobnim interakcijama koje utječu na stvaranje agregata i denaturaciju proteina [20]. Stoga je studija o toplinskim tretmanima objasnila da je potrebno koristiti koncept površinske hidrofobnosti.

Svrha ovog istraživanja bila je analizirati strukturne promjene SPI -a nakon zagrijavanja i utjecaj na površinsku hidrofobnost, kako bi se procijenio odnos između promjena u sekundarnoj strukturi i površinske hidrofobnosti SPI -ja, što je korisno za novu perspektivu u razjašnjavanju funkcionalnosti proteina soje.

2. Materijali i metode

2.1. Priprema SPI

SPI je pripremljen suspendiranjem odmašćenih sojinih pahuljica (donirano od Ključnog laboratorija za biologiju soje Ministarstva obrazovanja, Sojinog istraživačkog centra sjeveroistočnog poljoprivrednog sveučilišta, Kina) u 15-strukoj vodi i podešeno na pH 7 s 2 mol/L NaOH. Nakon miješanja tijekom 1 sata, suspenzija je centrifugirana na 8000 g 30 minuta. Supernatant je dalje podvrgnut izoelektričnom taloženju podešavanjem pH na 4,5 s 2 mol/L HCl. Proteinski talog dobiven je centrifugiranjem (5.000 g, 30 min), resuspendiran u vodi i podešen na pH 7 s 2 mol/L NaOH. Nakon uklanjanja male količine netopivih tvari centrifugiranjem na 10 000 g tijekom 30 minuta, proteinska otopina se osuši smrzavanjem i samlje kako bi se dobio SPI prah. Svi su postupci provedeni na sobnoj temperaturi. Sadržaj proteina SPI određen je Kjeldahlovom metodom kao

). Sve ostale kemikalije korištene u ovom istraživanju bile su razreda reagensa, osim ako nije drugačije navedeno.

2.2. Toplinska obrada SPI

Tri grama SPI prvo su dispergirana u 50 ml standardnog pufera, naime 0,1 M fosfatnog pufera (pH 7,0), nakon čega je slijedilo miješanje sa standardnim puferom, da se dobiju disperzije sa željenim koncentracijama. Koncentracija proteina u otopinama određena je Lowryjevim testom Lowry i sur. [21], s BSA kao standardnim proteinom. Vodena disperzija je zatim miješana u staklenoj cijevi (zapečaćena) i zagrijavana na temperaturama od 70 do 90 ° C tijekom 15, 30, 45, 60 ili 90 minuta, u kupelji s temperaturnom kontrolom s temperaturnim odstupanjima manjim od 1 ° C. Nakon toplinske obrade, uzorci su centrifugirani na 10.000 g 30 minuta kako bi se uklonio netopljivi SPI, zatim su se odmah ohladili u ledenoj kupelji i izravno podvrgli daljnjim pokusima.

2.3. Diferencijalna skenirajuća kalorimetrija (DSC)

DSC termogrami snimljeni su na 2920 moduliranom DSC -u (TA Inc., New Castle, DE, USA) sa brzinom zagrijavanja od 5 ° C/min i temperaturnim rasponima od 25–120 ° C. Instrument je kalibriran za temperaturu i entalpiju pomoću indija. Zagrijani uzorci SPI prvo su osušeni smrzavanjem, zatim napunjeni u hermetički zatvorenoj aluminijskoj posudi s 15 mg 10% (w/w) disperzija proteina soje u destiliranoj vodi i zatvoreni. Kao referenca korištena je prazna posuda. Entalpija denaturacije (ΔH) i temperatura denaturacije (

) izračunati su pomoću DSC softvera nakon ručnog postavljanja početne i završne točke endotermnog vrha.

2.4. Površinska hidrofobnost

Površinska hidrofobnost određena je pomoću 1-anilino-8-naftalen-sulfonata (ANS) kao fluorescentne sonde [22]. Protein je suspendiran u fosfatnom puferu (0,1 M, pH 7) u koncentraciji od 4 mg/ml na sobnoj temperaturi, uz povremeno miješanje 30 minuta. Suspenzija je centrifugirana na 10.000 g 30 minuta. Serijska razrjeđenja supernatanta napravljena su s istim puferom u rasponu koncentracija od 0,0025-4 mg/ml. Koncentracija proteina određena je metodom koju su opisali Lowry i sur. [21]. Na 2 mL otopine proteina, 40 μDodana je L otopina ANS (8 mmol/L u 0,1 mol/L, pH 7,0, fosfatni pufer). Intenzitet fluorescencije (FI) mjeren je na 365 nm (pobuda) i 484 nm (emisija) na fluorescentnom spektrofotometru Cary Eclipse (Varian Inc., Palo Alto, CA, SAD). Grafikon početnog nagiba FI u usporedbi s grafikonom koncentracije proteina uzet je kao indeks površinske hidrofobnosti.

2.5. FT-IR mikrospektroskopija

FT-IR apsorpcijski spektri od 4.000 do 400 cm -1 dobiveni su u načinu prijenosa pomoću Nicolet Magna IR 550 FT-IR spektrometra (Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, SAD) koji se neprestano čisti suhim zrakom i opremljen tekućinom MCT detektor za hlađenje dušikom. Zagrijani uzorci SPI prvo su osušeni smrzavanjem, a zatim su proizvedeni prešanjem u prozore KBr (1,5 mg proteina do 200 mg KBr) na Carver presi pri tlaku od 5-6 T. Svaki spektar dobiven je zgrušavanjem 256 interferograma pri razlučivosti spektra 2,0 cm -1. Razlaganje amidnog I pojasa izvedeno je u području 1700–1600 cm −1. Analiza druge izvedenice (postupak "prilagođavanja vrha") IR-SD-a, za koju je ranije pokazano da daje pouzdane kvantitativne podatke, korištena je za dobivanje kvantitativne analize sekundarnih strukturnih komponenti SPI-a. Postupak "prilagođavanja vrha" primijenjen je na linearnu korekciju osnovne linije, Fourierovu samo-dekonvoluciju i dekonvolutirani (razlika) spektar kako bi se razriješili i kvantificirali pojedini sastavni dijelovi prema Gaussovoj krivulji (GCF). Postupak je održavao početne položaje bendova u intervalu od

cm −1, isključili pojaseve s negativnim visinama i zadržali propusnost u očekivanim granicama u skladu s teoretskim granicama ili predviđanjima. Relativne količine različitih sekundarnih struktura SPI -a određene su iz drugog derivata amida I ručnim izračunavanjem površina pod opsezima dodijeljenim određenoj podkonstrukciji. Razlika izmjerenog spektra i uklapanja krivulje izračunata je kao unutarnja kontrola uspješnosti procesa uklapanja krivulje.

2.6. Statistička analiza

Svaki tretman izveden je u najmanje tri primjerka. Rezultati su podvrgnuti jednosmjernoj analizi varijance prema općem postupku linearnog modela s učincima najmanjih kvadratnih sredina. Primijenjeno je više testova raspona kako bi se utvrdilo koja su sredstva značajno različita (

) prema Fisherovim najmanje značajnim razlikama (LSD). Statistička analiza provedena je pomoću softvera SYSTAT (SYSTAT, Inc., Evanston, IL, SAD).

3. Rezultati i rasprava

3.1. Toplinske karakteristike SPI -a određene DSC -om

DSC može otkriti strukturne i konformacijske promjene proteina. Osim toga, temperature denaturacije (, vrhunac krivulje denaturacije) i ΔH (entalpija denaturacije) mogu se odrediti iz termograma. Temperature denaturacije ukazuju na termostabilnost proteina, dok je ΔH pokazatelj hidrofobnih/hidrofilnih interakcija i kompaktnosti proteina [23, 24]. Denaturacija dva glavna globularna proteina u SPI, β-konglicinin i glicinin povezani su s dva različita vrha toplinske tranzicije, u rasponu od 68 do 75 ° C, odnosno 85 do 93 ° C. U ovom je istraživanju temperatura denaturacije nezagrijanog SPI, mjerena pomoću DSC -a, za 7S i 11S bila u skladu s prethodno objavljenim radovima [24, 25]. Prvi vrh zabilježen je na 74,2 ° C, a drugi na 93,7 ° C, što se može pripisati β-denaturacija konglicinina i glicinina. Čini se da entalpija denaturacije značajno varira od laboratorija do laboratorija. Hua i sur. [2] izvijestio je da entalpija denaturacije β-konglicinin i glicinin iznosili su 1,4 J/g odnosno 5,3 J/g, dok su Tang i sur. [26] izvijestio je o vrijednosti 7,2 J/g za glicinin.

U ovoj studiji, varijacija u koncentraciji proteina donijela je samo malu promjenu endotermnog vrha i ΔH pri svakoj zagrijanoj temperaturi i detektiranom vremenu (djelomično navedeno u Tablici 1). U ovoj studiji, nakon termičke obrade od 70 ° C, nije bilo značajnih promjena u endotermnom vrhu i ΔH. Kao što je prikazano u tablici 1, nakon termičke obrade na 80 ° C tijekom 15 minuta, endotermni vrh od β-konglicinin je nestao, što ukazuje na potpunu denaturaciju β-konglicininska komponenta. ΔH glicininske komponente blago je opao za

12% nakon ove termičke obrade, a povećana je sa 93,7 na 95,3–95,6 ° C. Uzeti zajedno, ovi rezultati sugeriraju da, iako je ovaj tretman bio na temperaturi znatno nižoj od temperature glicinina (93,7 ° C), njegova konformacija proteina djelomično je pogođena termičkom obradom na 80 ° C, a hidrofobna jezgra u početku su bila ukopana u unutrašnjost izložena [25 ], a zatim se djelomično disocirane komponente glicinina ponovno presavijaju kako bi nastale stabilniji agregati s višom [26]. Stoga se može zaključiti da postoje dvije vrste agregata u prethodno zagrijanom (80 ° C tijekom 15 minuta) SPI, uglavnom formirane od potpuno denaturiranih β-konglicinin (netopiv) i nekoliko nastalih od djelomično denaturiranog glicinina (topiv) [26]. Nasuprot tome, i glicinin i β-konglicinini su nakon termičke obrade potpuno denaturirani na temperaturi od 90 ° C, što je bliže glicininu. U ovom slučaju činilo se da su agregati istodobno sastavljeni od potpuno denaturiranog glicinina i β-konglicinin.

3.2. Hidrofobnost površine

Površinska hidrofobnost jedno je od najvažnijih površinskih svojstava proteina. Ovo svojstvo omogućuje otkrivanje promjena u distribuciji hidrofobnih skupina na površini, koje su uzrokovane promjenama u molekularnoj strukturi SPI nakon denaturacije. Poznato je da denaturacija SPI izlaže hidrofobne skupine, povećavajući površinsku hidrofobnost. Drugi čimbenici koji mogu uzrokovati povećanje površinske hidrofobnosti uključuju disocijaciju proteinskih podjedinica ili ekspanziju peptidnih lanaca [27]. Međutim, stvaranje netopivih ili topljivih agregata može uzrokovati smanjenje površinske hidrofobnosti.

Petruccelli i Añón [28] izvijestili su da su uvjeti tretmana, uključujući temperaturu, vrijeme i koncentraciju proteina, utjecali na hidrofobnost površine proteina. U našem istraživanju, kako je prikazano na slici 1, toplinska obrada pokazala je značajan utjecaj na površinsku hidrofobnost SPI. Toplinska obrada na 80 ° C ili 90 ° C s koncentracijom proteina od 2% za razdoblja kraća od 45 minuta povećala je površinsku hidrofobnost SPI. Povećana površinska hidrofobnost uglavnom se odnosi na denaturaciju β-konglicinin. Nasuprot tome, dulja razdoblja tretmana uzrokovala su smanjenje površinske hidrofobnosti. Također, površinska hidrofobnost SPI zagrijane na 70 ° C bila je veća od one na 80 ° C ili na 90 ° C za isto vrijeme obrade. Zagrijavanje na 70 ° C općenito je utjecalo na strukturu glicinina i β-konglicinin i sastoji se djelomično od poremećaja sekundarne i tercijarne strukture SPI, odmotavanja polipeptidnih lanaca i izlaganja sulfhidrilnih skupina i hidrofobnih mjesta, ali ne nastaje određena količina agregata, što dovodi do veće površinske hidrofobnosti. Maksimalna površinska hidrofobnost dogodila se pri temperaturi obrade od 70 ° C tijekom 60 minuta.


(a)
(b)
(a)
(b) Utjecaj toplinske obrade na površinsku hidrofobnost SPI. Koncentracija proteina pri (a) 2% (w/v) i (b) 5% (w/v).

Površinska hidrofobnost SPI zagrijana na 80 ° C ili 90 ° C s 5% koncentracijom proteina linearno se povećavala do vremena obrade od 30 min. Nakon tog razdoblja, površinska hidrofobnost SPI zagrijane na 90 ° C dosegla je visoravan koja se nije mijenjala tijekom duljih razdoblja liječenja, a ovaj fenomen se može objasniti na sljedeći način: (1) topline koje se odvijaju i razdvojene podjedinice koje sačinjavaju molekulu proteina uzrokuju izloženost hidrofobne domene prethodno zakopane u unutrašnjosti podjedinica. Ta izloženost hidrofobnih mjesta površini proteina povećala je površinsku hidrofobnost. (2) Budući da su neke kisele podjedinice 11S globulina povezane sa svojim paradom B-polipeptida samo putem nekovalentnih interakcija, koje bi se zbog toplinske obrade mogle raspasti i stvoriti topljivi agregat [29]. U međuvremenu su se osnovni peptidi podjedinica koagulirali putem hidrofobnih interakcija u tvoreći netopive agregate. Formiranje agregata nastalih kiselim polipeptidom i bazičnim polipeptidom 11S globulina spriječilo je povišenje površinske hidrofobnosti. (3) Nerastvorljivi agregati nastali bazičnim polipeptidom 11S globulina i β-podjedinice 7S globulina inhibiraju povišenje površinske hidrofobnosti [30] Petruccelli i Añón [28] istaknuli su da oni β-7S/B-11S agregati su u početku stabilizirani hidrofobnim interakcijama, a kasnije SS vezama. Štoviše, dulje vrijeme zagrijavanja potaknulo je nastanak agregacijske disocijacije AB-11S agregata β-7S/B-11S netopivi agregati to može spriječiti povišenje površinske hidrofobnosti [28].

Osim toga, hidrofobna interakcija SPI zagrijane na 80 ° C također se nije promijenila za dulje vrijeme zagrijavanja, što se uglavnom može pripisati stvaranju α i α′ -7S agregati, pri zagrijavanju SPI na 80 ° C potpuno denaturirani 7S globulin i djelomično denaturirani 11S globulin. Sorgentini i sur. [29] izvijestili su da se površinska hidrofobnost SPI povećala u topljivim frakcijama, dok hidrofobne interakcije nisu imale važnu ulogu u agregaciji proteina prisutnih u netopljivim frakcijama.

Zagrijavanje može uzrokovati povezivanje/disocijaciju podjedinica i poremećaj kvartarne strukture što rezultira agregacijom, pa je smanjenje površinske hidrofobnosti SPI -a s 2% -tnom koncentracijom proteina nakon duljih toplinskih obrada vjerojatno povezano s stvaranjem topljivih i netopljivih agregata podjedinica [6 , 31]. Ranije su objavljeni slični rezultati, u kojima je osnovni polipeptid 11S povoljno djelovao s β podjedinice 7S, što rezultira taloženjem agregata [30, 31]. Također i α i α′ Podjedinice i kiseli polipeptidi su međusobno djelovali disulfidnim vezama stvarajući topljive agregate. U našem istraživanju, visoka površinska hidrofobnost potiče hidrofobne interakcije u početnoj fazi toplinske obrade, dok je za hidrofobne interakcije, vodikove i disulfidne veze utvrđeno da imaju važnu ulogu u stvaranju agregata. SPI s većom (5%) koncentracijom proteina pokazao je relativno stabilniju površinsku hidrofobnost od one s 2% koncentracijom proteina nakon duljih razdoblja toplinske obrade. Li i sur. [6] izvijestili su da su njihovi toplinski obrađeni uzorci sastavljeni od tri velike frakcije: agregata, srednjih frakcija i neagregiranih molekula. Relativni udio agregatne frakcije povećavao se s povećanjem koncentracije proteina. U ovom istraživanju, veći relativni udio agregatne frakcije i ravnoteža tri glavne frakcije pri koncentraciji proteina od 5% mogli su pridonijeti našim nalazima.

Povećanje površinske hidrofobnosti pri 80 ° C tijekom 15 minuta povezano je s denaturacijom 7S globulina. Zanimljivo je da je denaturacija 11S globulina na 90 ° C tijekom 45 minuta uzrokovala povećanje površinske hidrofobnosti SPI -a s koncentracijom proteina od 2%, ali promjena nije primijećena s koncentracijom proteina od 5%. Osim toga, naglo povećanje površinske hidrofobnosti nakon tretiranja na 90 ° C tijekom 30 minuta bilo je povezano s denaturacijom 7S globulina. Interakcija između osnovnog polipeptida 11S globulina i β-podjedinice 7S globulina inhibiraju povišenje površinske hidrofobnosti [28].

3.3. Dodjele komponenti amidnog I pojasa različitim elementima sekundarne strukture

Na slici 2 prikazani su FT-IR spektri SPI-a s različitim vremenima termičke obrade, dok je traka amida I označena na slici 2. Način amida I uglavnom potječe od vibracija rastezanja C = O polipeptidne kralježnice [32]. Glavni čimbenici odgovorni za konformacijsku specifičnost amidnog I pojasa su njegova osjetljivost na vodikove veze i karakteristična sprega između prijelaznih dipola, pri čemu potonji dovodi do karakterističnih učinaka cijepanja. Veličina ovog cijepanja ovisi o orijentaciji i udaljenosti međusobno povezanih dipola te na taj način daje informacije o geometrijskom rasporedu peptidnih skupina u polipeptidnom lancu [33].


(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f) FT-IR spektri SPI s različitim vremenima termičke obrade: (a) 70 ° C, 2% (b) 70 ° C, 5% (c) 80 ° C, 2% (d) 80 ° C, 5% ( e) 90 ° C, 2% (f) 90 ° C, 5%.

Kvantitativna analiza sekundarnih strukturnih komponenti proteina može se dobiti različitim eksperimentalnim metodama. Ranije je pokazano da analiza drugog derivata IR-SD daje pouzdane kvantitativne podatke [34]. Područja dodijeljenih amidnih I traka u drugom spektru derivata linearno odgovaraju količini različitih vrsta sekundarnih struktura prisutnih u proteinu. U ovoj studiji, prije analize druge izvedenice, izvršena je osnovna prilagodba radi točnog mjerenja područja pojasa drugog spektra derivata u amidu I i daljnje proučavanje Fourierove samo-dekonvolucije (FSD), što može značajno utjecati na broj, položaj i intenzitet traka razriješen Gaussovom krivuljom (GCF) [35, 36]. GCF je prilagođen tako da daje najbolje najmanje kvadrate koji odgovaraju pojedinačnim trakama svakom dekoncentriranom spektru, nakon čega je uslijedila analiza druge derivacije [36]. U ovoj smo analizi kombinirali FSD, drugi derivat i GCF kako bismo kvantitativno analizirali drugi derivat spektra (slika 3). Naši drugi položaji izvedenih bendova slijedili su prethodni podaci iz literature [37] koji su izvijestili o jakom pojasu za α-zavojnica s frekvencijom oko 1650–1660 cm −1. Također smo dobili nekoliko bendova koji odgovaraju β-plat u frekvencijskom području 1618–1640 cm −1 i 1670–1690 cm −1 [38]. Niz bendova koji odgovaraju β-okret se pojavio u rasponu 1660–1670 i 1690–1700 cm −1 [37, 38]. Nasumična struktura zavojnice imala je snažan pojas blizu 1645 cm −1 [37]. Postoci od α-spirala, β-list, neuređen i β-Strukture zavoja u SPI prikazane su na slici 4.


Dekonvolucija amidnih I spektara (kontinuirana krivulja), njihovih GCF traka (točkasta linija) i spektri druge derivacije SPI.

(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f) Učinci toplinske obrade na sekundarne strukture SPI (nezagrijani uzorak SPI smatra se 0). (a) SPI zagrijan na 70 ° C s koncentracijom proteina od 2% (b) SPI zagrijan na 70 ° C s koncentracijom proteina od 5% (c) SPI zagrijan na 80 ° C s koncentracijom proteina od 2% (d) SPI zagrijan na 80 ° C s koncentracijom proteina od 5% (e) SPI zagrijan na 90 ° C s koncentracijom proteina od 2% (f) SPI zagrijan na 90 ° C s koncentracijom proteina od 5%.

U ovom istraživanju prevladava sekundarna struktura grijanog SPI -a β-plat, potvrđujući podatke prethodno iznesene u drugim studijama [39, 40]. Relativni sadržaj elemenata sekundarne strukture varirao je s različitim toplinskim tretmanima. Toplinski tretmani uzrokovali su povećanje α-sadržaj helix strukture i smanjio β-sadržaj strukture lista u usporedbi s neobrađenim uzorkom SPI. Sekundarne strukturne promjene proteina uočene pri zagrijavanju (smanjenje u β-struktura lista) sukladni su s literaturom [41].

Osim toga, β-sadržaj lista smanjen, i α-helix i β-struktura okretanja općenito se povećala, dok je sadržaj neuređene strukture imao male razlike pri zagrijavanju na 70 ° C s koncentracijom proteina od 2% tijekom 45 minuta. Predlaže se da je toplina izazvala samo-sastavljanje β-list za α-helix i β-okretna struktura, kao β-Struktura lista uvijek se nalazila u unutrašnjosti presavijene molekule, a djelomično i za gubitak β-struktura lista ukazuje na izloženost hidrofobnih mjesta proteina koja može uzrokovati povećanje površinske hidrofobnosti.

Kao što je prikazano na slici 4 (b), ukupni sadržaj elemenata sekundarne strukture nakon toplinske obrade s 5% -tnom koncentracijom proteina bio je sličan onome u nezagrijanom uzorku SPI, što ukazuje da SPI zagrijan na 70 ° C s koncentracijom proteina 5% djelomično ostaje izvornim strukturu, ali SPI zagrijan na 70 ° C s 5% koncentracije proteina nije imao kontinuirani trend u usporedbi s onom od 2% koncentracije proteina.

Iz rezultata prikazanih u DSC eksperimentima, 7S globulin je denaturiran nakon zagrijavanja 15 minuta na 80 ° C. Povećana je denaturacija 7S globulina α-helix strukturu i smanjiti β-struktura lista (kao što je prikazano na slikama 4 (c) i 4 (d)). Sadržaj neuređene strukture SPI tretiran koncentracijom proteina od 5% povećao se i ostao konstantan s koncentracijom proteina od 2% u usporedbi s nezagrijanim SPI.

Kao što je prikazano na slikama 4 (c) i 4 (d), α-helix i β-sadržaj okretne strukture se povećavao, a zatim smanjivao, dok se β-sadržaj strukture lima se smanjio, a zatim povećao nakon toplinske obrade na 80 ° C, bez obzira na razmatranu koncentraciju. Možda se pripisuje denaturaciji β-konglicinin i postupno nastala agregacija. Povećana je denaturacija 7S globulina tijekom 15 -minutne toplinske obrade na 80 ° C α-helika struktura ali reducirana β-struktura lista. Povećana antiparalela β-izvješteno je da je struktura grijanja proteina soje u duljem razdoblju povezana s agregatom koji tvori α′ I α-7S podjedinice [28]. Lee i sur. [42] izvijestio je da je sudjelovanje β-ploče u sekundarnoj strukturi proteinskih agregata mogu se pripisati relativno velikim površinama za uređeno vodikovo povezivanje. Štoviše, slabija snaga hidratacije vode od β-plat, u usporedbi s α-spiralne strukture, mogu igrati ulogu u stvaranju agregata i mreže. To je posljedica različite geometrije interakcija vode-karbonilne skupine u tim konformacijama [43]. Nadalje, u ovom se istraživanju toplinska obrada na 80 ° C općenito povećala β-okretna struktura koja može biti produkt rasklapanja bilo koje strukture višeg reda, gdje je antiparalelna β-lanci se mogu formirati kao međumolekularni β-slojevi u međufazi nekih agregatnih molekula proteina [33]. Zagrijavanje SPI -a s većom koncentracijom proteina na 80 ° C malo je povećalo sadržaj neuređene strukture, dok se smanjio pri nižoj koncentraciji proteina. Neki mogući razlozi mogu objasniti ove rezultate: veća koncentracija proteina ometala je učinkovitost toplinske obrade, mogla bi stvoriti više agregata i promijeniti ravnotežu izvorne konzistencije agregatne frakcije, a zatim poremetiti sadržaj elemenata sekundarne strukture.

Kao što je prikazano na slikama 4 (e) i 4 (f), zagrijavanje SPI na 90 ° C s 2% koncentracijom proteina povećalo se za α-helika struktura i smanjena β-struktura lista. Kako se vrijeme liječenja povećavalo, postotak α-struktura spirale i β-struktura lima se povećavala, a zatim smanjivala, dok je sadržaj neuređene strukture pokazivao suprotan trend. Osim toga, transformacija iz α-struktura spirale i β-struktura lista do β-struktura okreta opažena je nakon 60 minuta, kada su i 7S globulin i 11S globulin potpuno denaturirani. Može se zaključiti da β-struktura okreta igra važnu ulogu u novonastalom agregatu, β-konglobulin/B-globulin kako su izvijestili Petruccelli i Añón [28]. Veći porast u β-struktura okretanja pri koncentraciji proteina od 5% može se odnositi na srednji agregat podjedinice AB-globulina pojačan povećanjem koncentracije proteina [28]. Sadržaj sekundarne strukture SPI toplinski obrađen pri većim koncentracijama imao je sličan obrazac varijacije za sva vremena toplinske obrade. Uzeto zajedno, denaturacija 11S globulina pri 45 min povećala je sadržaj neuređene strukture i smanjila se β-strukturni elementi, bez obzira na koncentraciju proteina. Zagrijavanjem denaturiranog 11S globulina s povećanom koncentracijom proteina od 5%

4% u postotku α-helix struktura, dok nije primijećeno značajno povećanje pri koncentraciji proteina od 2%.

3.4. Odnos između površinske hidrofobnosti i sekundarne strukture

Kato i Nakai [22] odredili su površinsku hidrofobnost nativnih proteina, denaturiranih proteina i proteina vezanih za površinski aktivne tvari metodom hidrofobne podjele i otkrili da je površinska hidrofobnost proteina negativno povezana s α-helikalni sadržaj. No, u ovoj je studiji korelacijska analiza pokazala da postoji značajna negativna povezanost između sadržaja β-struktura lima i površinska hidrofobnost

. Međutim, površinska hidrofobnost pokazala je značajnu pozitivnu korelaciju s β-okretna struktura SPI zagrijana na 70 ° C s 2% koncentracijom proteina (

). Iako nije pronađena značajna korelacija u koncentraciji proteina od 5%, transformacija iz β-list za oboje α-helix i β-preokret se dogodio u SPI termički obrađenom 30 min i 60 min, što je dovelo do povećane površinske hidrofobnosti, što sugerira da transformacija u uređene elemente strukture (kao što je α-helix i β-slojne strukture) mogu biti važan čimbenik koji utječe na površinsku hidrofobnost. Međutim, sadržaj sekundarne strukture nakon toplinske obrade tijekom 60 minuta s koncentracijom proteina od 5% bio je sličan onom od koncentracije proteina od 2%.

Slična značajna negativna korelacija između β-Struktura lista i površinska hidrofobnost pronađena je u zagrijanom SPI -u s 80% C s 2% koncentracije proteina () i 5% koncentracije proteina (

). U međuvremenu, značajna pozitivna korelacija između površinske hidrofobnosti i količine α-helika struktura pronađena je u toplinskim tretmanima s 5% koncentracije proteina. Nije pronađena značajna korelacija između površinske hidrofobnosti i sekundarne strukture SPI -a nakon toplinske obrade na 90 ° C.

Naši rezultati pokazuju da je površinska hidrofobnost najvjerojatnije povezana s β-struktura lista toplinski obrađenog SPI-a, predstavlja obrnutu korelaciju. Jedno razumno objašnjenje za ovaj fenomen je da β-struktura lista je sekundarna struktura povezana intermolekularnim ili intramolekulskim vodikovim vezama, što olakšava održavanje hidrofobnih aminokiselina u unutarnjoj strukturi. Nakon toplinske obrade, unutarnja struktura SPI -a djelomično je poremećena zbog čega su izložene hidrofobne aminokiseline koje se nalaze u unutarnjoj strukturi. To je dovelo do uočenih promjena površinske hidrofobnosti. Osim toga, zbog relativno velikih površina za uređeno vezivanje vodika, β-struktura lista može imati ulogu u stvaranju agregata, pod utjecajem hidrofobnih interakcija koje su bitne za stabilnost, konformaciju i funkciju proteina [44]. Lee i sur. [42] također je izvijestio o sudjelovanju β-tablice u sekundarnoj strukturi izvijestile su da igraju ulogu u formiranju agregata i mreže. Dok površinska hidrofobnost utječe na interakcije protein-protein, a zatim djeluje kao pokazatelj hidrofobne interakcije. Osim toga, i struktura poremećena denaturacijom i povezivanje podjedinica nakon stvaranja agregata mogu promijeniti interakciju hidrofobnosti i sadržaj β-list tada utječe na površinsku hidrofobnost. Dakle, promjene u sadržaju β-struktura lima dobro je praćena s promjenama u površinskoj hidrofobnosti.

Nije pronađena značajna korelacija na 90 ° C zbog denaturacije 11S globulina, međutim, značajna korelacija na 80 ° C primijećena je na temperaturi denaturacije 7S globulina. Formiranje agregata razumno je objašnjenje za ovu pojavu jer je s povećanjem vremena SPI zagrijavanjem na 90 ° C disocirao njihovu kvartarnu strukturu, denaturirao i 7S i 11S globulin, a također je potaknuo stvaranje različitih agregata, kako je gore objašnjeno, stvaranje β-7S/AB-11S agregat nakon denaturacije 11S globulina uglavnom promijenjen β-okretna struktura, dok nastaje α, α′ -7S agregat uslijedio je nakon denaturacije 7S globulina povezane s β-struktura lista.

4. Zaključci

Naši su rezultati pokazali da je toplinska denaturacija izazvala povećanje površinske hidrofobnosti, a površinska hidrofobnost smanjena stvaranjem agregata. Primijenjena toplinska obrada povećala je α-sadržaj helix strukture i smanjio β-sadržaj strukture lista u usporedbi s nezagrijanim SPI. Sadržaj sekundarne strukture varirao je s vremenom i temperaturom te s koncentracijom SPI. Ova je varijacija najvjerojatnije posljedica denaturacije 7S i 11S globulina i stvaranja agregata. Sadržaj β-struktura lima pokazala je značajnu inverznu korelaciju s površinskom hidrofobnošću kada je temperatura korištena pri toplinskoj obradi bila niža od 90 ° C.

Sukob interesa

Autori izjavljuju da nema sukoba interesa u vezi s objavljivanjem ovog rada.

Zahvalnice

Autori se zahvaljuju Kineskoj zakladi za prirodne znanosti (Projekt br. 31071493), Ministarstvu poljoprivrede sustava moderne tehnologije Projektira industriju soje (broj stipendije za istraživanje: nycytx-004), Nacionalnom istraživačkom centru za inženjerstvo i tehnologiju soje i Northeast Agricultural University za financiranje ovog rada.

Reference

  1. E. A. Foegeding i J. P. Davis, "Funkcionalnost bjelančevina u hrani: sveobuhvatan pristup", Hidrokoloidi hrane, sv. 25, ne. 8, str. 1853–1864, 2011. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  2. Y. F. Hua, S. W. Cui, Q. Wang, Y. Mine i V. Poysa, "Toplinski inducirana svojstva geliranja izolata sojinih proteina pripremljena od različitog odmašćenog brašna soje," International Research Food International, sv. 38, ne. 4, str. 377–385, 2005. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  3. S. Utsumi i J. E. Kinsella, "Sile uključene u geliranje proteina soje: učinci različitih reagensa na stvaranje, tvrdoću i topljivost gelova toplinski induciranih od 7S, 11S i izolata soje," Journal of Food Science, sv. 50, ne. 5, str. 1278–1282, 2006. Pogledajte na: Google Scholar
  4. N. Diftis i V. Kiosseoglou, "Stabilnost protiv agregacije inducirane toplinom emulzija pripremljenih sa suho zagrijanom smjesom izolata proteina soje-dekstrana," Hidrokoloidi hrane, sv. 20, ne. 6, str. 787–792, 2006. Pogled na: Izdavačko mjesto | Google učenjak
  5. G. Denavi, D. R. Tapia-Bl ผido, M. C. A ñ ón, P. J. A. Sobral, A. N. Mauri i F. C. Menegalli, „Učinci uvjeta sušenja na neka fizička svojstva filmova sojinih proteina“, Časopis za prehrambeno inženjerstvo, sv. 90, ne. 3, str. 341–349, 2009. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  6. X. Li, Y. Li, Y. Hua, A. Qiu, C. Yang i S. Cui, "Učinak koncentracije, ionske jakosti i sušenja smrzavanjem na agregaciju sojinih proteina izazvanu toplinom", Kemija hrane, sv. 104, br. 4, str. 1410–1417, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  7. M. C. Puppo i M. C. A ñ ón, „Disperzije proteina soje pri kiselom pH. Toplinska i reološka svojstva, ” Journal of Food Science, sv. 64, br. 1, str. 50–56, 1999. Pogledajte na: Google Scholar
  8. J. M. S. Renkema, C. M. M. Lakemond, H. H. J. de Jongh, H. Gruppen i T. van Vliet, "Učinak pH na toplinsku denaturaciju i svojstva stvaranja gela proteina soje", Časopis za biotehnologiju, sv. 79, br. 3, str. 223–230, 2000. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  9. M. Tezuka, K. Yagasaki i T. Ono, "Promjene u karakterima glicininskih skupina I, IIa i IIb soje uzrokovane zagrijavanjem", Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 52, br. 6, str. 1693–1699, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  10. S. Utsumi, S. Damodaran i J. E. Kinsella, „Toplinski inducirane interakcije između proteina soje: preferencijalna povezanost 11S osnovnih podjedinica i β podjedinice 7S, ” Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 32, br. 6, str. 1406–1412, 1984. Pogledati na: Google Scholar
  11. C. V. Morr, „Trenutno stanje funkcionalnosti proteina soje u prehrambenim sustavima“, Journal of the American Oil Chemists ' Society, sv. 67, br. 5, str. 265–271, 1990. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  12. K. K. Agyare, K. Addo i Y. L. Xiong, "Emulgirajuća i pjenasta svojstva hidrolizata pšeničnog glutena tretiranog transglutaminazom pod utjecajem pH, temperature i soli," Hidrokoloidi hrane, sv. 23, ne. 1, str. 72–81, 2009. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  13. J. R. Wagner, D. A. Sorgentini i M. C. Anon, "Odnos topljivosti i površinske hidrofobnosti kao pokazatelj modifikacija tijekom procesa pripreme komercijalnih i laboratorijski pripremljenih izolata sojinih proteina", Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 48, ne. 8, str. 3159–3165, 2000. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  14. N. S. Hettiarachchy, U. Kalapathy i D. J. Myers, "Protein soje modificiran alkalijom s poboljšanim ljepljivim i hidrofobnim svojstvima", JAOCS, časopis Američkog društva kemičara nafte ', sv. 72, br. 12, str. 1461–1464, 1995. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  15. Y. Jiang, C.-H. Tang, Q.-B. Wen, L. Li i X.-Q. Yang, „Učinak parametara prerade na svojstva izoliranih filmova izoliranih sojinih proteina tretiranih transglutaminazom,“ Inovativna znanost o hrani i nove tehnologije, sv. 8, ne. 2, str. 218–225, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  16. J.-M. Wang, N. Xia, X.-Q. Yang i sur., "Adsorpcija i dilatacijska reologija termički obrađenog proteina soje na sučelju ulje-voda: odnos sa strukturnim svojstvima", Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 60, ne. 12, str. 3302–3310, 2012. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  17. M. Aider, D. Djenane i W. B. Ounis, "Sastav aminokiselina, pjenjenje, emulgirajuća svojstva i površinska hidrofobnost izolata proteina gorušice pod utjecajem pH i NaCl," Međunarodni časopis za znanost i tehnologiju hrane, sv. 47, ne. 5, str. 1028–1036, 2012. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  18. H. Hu, J. H. Wu, C. Y. E. Li-Chan i sur., "Učinci ultrazvuka na strukturna i fizička svojstva disperzija izolata sojinog proteina (SPI)", Hidrokoloidi hrane, sv. 30, str. 647–655, 2012. Pogledajte na: Google Scholar
  19. L. Shen i C.-H. Tang, "Mikrofluidizacija kao potencijalna tehnika za promjenu površinskih svojstava izolata sojinog proteina", International Research Food International, sv. 48, ne. 1, str. 108–118, 2012. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  20. G. G. Tartaglia, A. Cavalli, R. Pellarin i A. Caflisch, "Uloga aromatičnosti, izložene površine i dipolnog momenta u određivanju stopa agregacije proteina", Znanost o proteinima, sv. 13, ne. 7, str. 1939–1941, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  21. O. H. Lowry, N. J. Rosebrough, A. L. Farr i R. J. Randall, "Mjerenje proteina s reagensima Folin-Fenol", Časopis za biološku kemiju, sv. 193, str. 265–275, 1951. Pogledati na: Google Scholar
  22. A. Kato i S. Nakai, "Hidrofobnost određena metodom fluorescentne sonde i njena korelacija s površinskim svojstvima proteina", Biochimica et biophysica acta, sv. 624, br. 1, str. 13–20, 1980. Pogledati na: Google Scholar
  23. C. Y. Ma i V. R. Harwelkar, „Termalna analiza bjelančevina iz hrane“, Journal of Food and Nutrition Research, sv. 35, str. 317–366, 1991. Pogledati na: Google Scholar
  24. E. L. Arrese, D. A. Sorgentini, J. R. Wagner i M. C. A ñ ón, "Elektroforetska, topljivost i funkcionalna svojstva komercijalnih izolata sojinih proteina", Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 39, ne. 6, str. 1029–1032, 1991. Pogledati na: Google Scholar
  25. C. M. M. Lakemond, H. H. J. de Jongh, M. Hessing, H. Gruppen i A. G. J. Voragen, „Toplinska denaturacija glicinina soje: utjecaj pH i ionske jakosti na molekularnu strukturu“, Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 48, ne. 6, str. 1991–1995, 2000. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  26. C. H. Tang, S. M. Choi i C. Y. Ma, "Studija toplinskih svojstava i toplinski inducirane denaturacije i agregacije sojinih proteina moduliranom diferencijalnom skenirajućom kalorimetrijom", Međunarodni časopis za biološke makromolekule, sv. 40, ne. 2, str. 96–104, 2007. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  27. A. Laligant, E. Dumay, C. C. Valencia, J.-L. Cuq i J.-C. Cheftel, „Površinska hidrofobnost i agregacija β-laktoglobulin zagrijan blizu neutralnog pH, ” Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 39, ne. 12, str. 2147–2155, 1991. Pogledati na: Google Scholar
  28. S. Petruccelli i M. C. A ñ ón, "Toplinska agregacija izolata sojinih proteina", Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 43, ne. 12, str. 3035–3041, 1995. Pogledati na: Google Scholar
  29. D. A. Sorgentini, J. R. Wagner i M. C. A ñ ón, "Učinci termičke obrade izolata sojinog proteina na karakteristike i odnos strukture i funkcije topljivih i netopljivih frakcija," Časopis za poljoprivrednu i kemiju hrane, sv. 43, ne. 9, str. 2471–2479, 1995. Pogledati na: Google Scholar
  30. T. Yamagishi, A. Miyakawa, N. Noda i F. Yamauchi, "Analiza izolacije i elektroforeze toplinski induciranih proizvoda miješanih globulina 7S i 11S soje," Poljoprivredna i biološka kemija, sv. 47, str. 1229–1237, 1983. Pogledati na: Google Scholar
  31. H.-G. Zheng, X.-Q. Yang, C.-H. Tang, L. Li i I. Ahmad, "Priprema topljivih agregata proteina soje (SSPA) iz netopljivih koncentrata proteina soje (SPC) i njegova funkcionalna svojstva", International Research Food International, sv. 41, br. 2, str. 154–164, 2008. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  32. A. Barth, „Infracrvena spektroskopija proteina“, Biochimica et Biophysica Acta 𠅋ioenergetics, sv. 1767, br. 9, str. 1073–1101, 2007. Pogled na: Web mjesto izdavača | Google učenjak
  33. D. M. Byler, J. N. Brouillette i H. Susi, "Kvantitativne studije strukture proteina pomoću FT-IR spektralne dekonvolucije i uklapanja krivulja", Spektroskopija, sv. 1, str. 29–32, 1986. Pogledati na: Google Scholar
  34. A. Mauerer i G. Lee, „Promjene amid I FT-IR traka poli-L-lizina pri sušenju raspršivanjem od α-spirala, β-ploče ili nasumične konformacije zavojnice, " Europski časopis za farmaceutiku i biofarmaceutiku, sv. 62, br. 2, str. 131–142, 2006. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  35. E. Goormaghtigh, V. Cabiaux i J.-M. Ruysschaert, "Sekundarna struktura i doziranje topivih i membranskih proteina oslabljenom totalnom refleksijom infracrvenom spektroskopijom s Fourierovom transformacijom na hidratiziranim filmovima", Europski časopis za biokemiju, sv. 193, br. 2, str. 409–420, 1990. Pogledati na: Google Scholar
  36. A. Mauerer i G. Lee, „Promjene amid I FT-IR traka poli-L-lizina pri sušenju raspršivanjem od α-spirala, β-ploče ili nasumične konformacije zavojnice, " Europski časopis za farmaceutiku i biofarmaceutiku, sv. 62, br. 2, str. 131–142, 2006. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  37. X. Y. Zhao, F. S. Chen, W. T. Xue i L. T. Lee, "FTIR spektralne studije o sekundarnim strukturama 7S i 11S globulina iz proteina soje korištenjem AOT reverzne micelarne ekstrakcije," Hidrokoloidi hrane, sv. 22, ne. 4, str. 568–575, 2008. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  38. G. Meng i C.-Y. Ma, "Karakterizacija globulina iz Phaseolus angularis (crveni grah)," Međunarodni časopis za znanost i tehnologiju hrane, sv. 37, ne. 6, str. 687–695, 2002. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  39. V. Rampon, P. Robert, N. Nicolas i E. Dufour, „Struktura proteina i mrežna orijentacija u jestivim filmovima pripremljenim postupkom predenja“, Journal of Food Science, sv. 64, br. 2, str. 313–316, 1999. Pogledati na: Google Scholar
  40. Z. Yu, C.-Y. Ma, S.-N. Yuen i D. L. Phillips, "Ramansko spektroskopsko određivanje opsega O-esterifikacije u izoliranim izolatima sojinih proteina", Kemija hrane, sv. 87, ne. 3, str. 477–481, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  41. E. N. C. Mills, L. Huang, T. R. Noel, A. P. Gunning i V. J. Morris, „Formiranje termički induciranih agregata sojinog globulina β-konglicinin, Biochimica et Biophysica Acta —Struktura proteina i molekularna enzimologija, sv. 1547, br. 2, str. 339–350, 2001. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  42. H.-J. Lee, C. Choi i S.-J. Lee, „Vezane za membranu α-sinuklein ima visoku sklonost agregaciji i sposobnost zasijavanja agregacije citosolnog oblika, Časopis za biološku kemiju, sv. 277, br. 1, str. 671–678, 2002. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  43. T. M. Przybycien i J. E. Bailey, "Sekundarne poremećaje strukture u talozima proteina izazvanih solju", Biochimica et Biophysica Acta —Struktura proteina i molekularna enzimologija, sv. 1076, br. 1, str. 103–111, 1991. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak
  44. C. Wu, H. Lei i Y. Duan, "Formiranje djelomično uređenih oligomera amiloidogenog heksapeptida (NFGAIL) u vodenoj otopini uočeno u simulacijama molekularne dinamike", Biofizički časopis, sv. 87, ne. 5, str. 3000–3009, 2004. Pogled na: Mjesto izdavača | Google učenjak

Autorska prava

Autorska prava © 2014 Zhongjiang Wang et al. Ovo je članak s otvorenim pristupom distribuiran pod Licencom za dodjeljivanje autorskih prava Creative Commons, koji dopušta neograničenu upotrebu, distribuciju i reprodukciju na bilo kojem mediju, pod uvjetom da je izvorno djelo pravilno citirano.


Kako mogu ocijeniti hidrofobnost i/ili površinski naboj proteina? - Biologija

Protein-sol je jednostavan i besplatan paket teoretskih proračuna i prediktivnih algoritama za razumijevanje topljivosti i stabilnosti proteina na webu. Softver trenutno ima 4 alata

    : Predviđanje topljivosti proteina iz slijeda: Izračunavanje površinskog naboja i hidrofobnosti iz strukture: Predviđanje stabilnosti nabora proteina iz strukture: Predviđanje biofizičkih svojstava potencijalnih terapijskih antitijela

Protein-sol izgradila je grupa Warwicker na Sveučilištu u Manchesteru, uz velike doprinose Maxa Hebditcha, Sonie Nicolaou, Alejandra Carballa i Spyrosa Charonisa, a hostirana je na virtualnom stroju koji je osigurao Computational Shared Facility na Sveučilištu u Manchesteru.

Molimo kontaktirajte nas na [email protected] ako imate bilo kakvih pitanja, komentara ili daljnjeg interesa za korištenje alata.

Citiranje protein-sol

Hebditch M, Carballo-Amador M A, Charonis S, Curtis R, Warwicker J.
Protein-Sol: Web alat za predviđanje topljivosti proteina iz slijeda.
Bioinformatika (2017.)

Softver za predviđanje topljivosti u slijedu

Za pokretanje više sekvenci, algoritam predviđanja je dostupan za preuzimanje. U radu su opisane metode za softver sekvence protein-sol.

Nadovezujući se na rad objavljen u

Warwicker J, Charonis S, Curtis R.

Zakrpe i softver za izradu toplinske karte

Zakrpe i softver za izradu toplinske karte izračunavaju i vizualiziraju raspodjelu naboja i hidrofobnost po površini proteina. Ovdje pogledajte primjer zakrpa, a ovdje primjer toplinskih karata.

S obzirom na proteinsku PDB strukturu, naš interni softver za elektrostatiku, koristeći metode Poisson – Boltzmann (FDPB) s konačnom razlikom, izračunava raspodjelu potencijala po površini i može izračunati stupanj hidrofobnosti površinske mrlje usporedbom omjera nepolarnih prema polarnoj (omjer NPP) otapalu dostupnoj površini (SASA) za sve atome koji nisu vodikovi. Dobivena svojstva površine dodaju se u PDB datoteku u stupcu B faktor, koji se može pregledati i manipulirati na web stranici Protein-sol izravno pomoću ugrađenog preglednika NGL, ili lokalno u korisničkom softveru za vizualizaciju.

Za potencijalni prikaz, odgovarajuća PDB datoteka može se preuzeti i pregledati s približno istom shemom boja u PyMOL -u (The PyMOL Molecular Graphics System, Version 2.0 Schrödinger, LLC.) Pomoću naredbe.


spektar b, crveno_bijelo_plavo, minimalno = -86, maksimalno = 86

Za prikaz nepolarne / polarne površine odgovarajuća PDB datoteka može se preuzeti i pregledati sa sličnom shemom boja u PyMOL-u (PyMOL Molecular Graphics System, verzija 2.0 Schrödinger, LLC.) Pomoću naredbe.


spektar b, magenta_bijela_zelena, minimum = 0,4, maksimum = 2,5

Metode

Metode su opisane u našem radu, nadovezujući se na rad objavljen u

Softver NGL koristi se pod licencom MIT -a, odavde je prilagođen kôd za cijeli zaslon

AS Rose, AR Bradley, Y Valasatava, JM Duarte, A Prlić i PW Rose.
Molekularna grafika na webu za velike komplekse.
2016


Dopunske datoteke

Susjedne hidrofobne i nabijene površinske mrlje u kratkim peptidima ograničenim spiralom potiču propusnost stanica

Ako niste autor ovog članka i želite reproducirati materijal iz njega u publikaciji treće strane koja nije RSC, morate službeno zatražiti dopuštenje pomoću Centra za autorska prava. Pojedinosti potražite na stranici Upute za korištenje Centra za autorska prava.

Autori koji doprinose publikacijama RSC -a (članci u časopisima, knjige ili poglavlja u knjigama) ne moraju službeno tražiti dopuštenje za reprodukciju materijala sadržanog u ovom članku, pod uvjetom da je uz reproducirani materijal dano ispravno priznanje.

Reproducirani materijal treba pripisati na sljedeći način:

  • Za reprodukciju materijala iz NJC -a:
    Reproducirano iz Ref. XX. Uz dopuštenje Centra National de la Recherche Scientifique (CNRS) i Kraljevskog društva za kemiju.
  • Za reprodukciju materijala iz PCCP -a:
    Reproducirano iz Ref. XX. Uz dopuštenje Društva vlasnika PCCP -a.
  • Za reprodukciju materijala iz PPS -a:
    Reproducirano iz Ref. XX uz dopuštenje Europskog društva za fotobiologiju, Europskog udruženja za fotokemiju i Kraljevskog društva za kemiju.
  • Za reprodukciju materijala iz svih ostalih časopisa i knjiga RSC -a:
    Reproducirano iz Ref. XX. Uz dopuštenje Kraljevskog kemijskog društva.

Ako je materijal prilagođen umjesto reproduciran iz izvorne publikacije RSC -a, "Reproducirano iz" može se zamijeniti s "Prilagođeno iz".

U svim slučajevima Ref. XX je XX. Referenca na popisu referenci.

Ako ste autor ovog članka, ne morate službeno tražiti dopuštenje za reprodukciju slika, dijagrama itd. Sadržanih u ovom članku u publikacijama trećih strana ili u tezi ili disertaciji, pod uvjetom da je uz reproducirani materijal dano ispravno priznanje.

Reproducirani materijal treba pripisati na sljedeći način:

  • Za reprodukciju materijala iz NJC -a:
    [Izvorni citat] - Reproducirano uz dopuštenje Kraljevskog kemijskog društva (RSC) u ime Nacionalnog centra za naučne znanosti (CNRS) i RSC -a
  • Za reprodukciju materijala iz PCCP -a:
    [Izvorni citat] - Reproducirano uz dopuštenje Društva vlasnika PCCP -a
  • Za reprodukciju materijala iz PPS -a:
    [Izvorni citat] - Reproducirano uz dopuštenje Kraljevskog kemijskog društva (RSC) u ime Europskog društva za fotobiologiju, Europskog udruženja za fotokemiju i RSC -a
  • Za reprodukciju materijala iz svih ostalih časopisa RSC:
    [Izvorni citat] - Reproducirano uz dopuštenje Kraljevskog društva za kemiju

Ako ste autor ovog članka, još uvijek morate dobiti dopuštenje za reprodukciju cijelog članka u publikaciji treće strane, s izuzetkom reprodukcije cijelog članka u tezi ili disertaciji.

Informacije o reproduciranju materijala iz članaka RSC -a s različitim licencama dostupne su na našoj stranici Zahtjevi za dopuštenje.


Sažetak

U svijetu membranskih proteina, topologija definira važnu sredinu između aminokiselinske sekvence i potpuno presavijene trodimenzionalne strukture. Iako koncept topologije membrana-protein datira prije najmanje 30 godina, nedavni napredak u području sastavljanja membrane-proteina posredovanog translokonom, istraživanja topologije membrana-proteina u cijeloj proteomi i eksponencijalno rastući broj membrana-proteina visoke razlučivosti strukture su nam dale dublje razumijevanje kako se topologija određuje i kako se razvija.


Dodatna informacija

Funkcije koje odgovaraju matematičkom modelu molekularnih sila koje određuju proteinske strukture i interakcije. Izbor energetske funkcije definira kartu od struktura do energetskih vrijednosti, koja se naziva energetski krajolik, koja može voditi predviđanje strukture i simulacije projektiranja. Tipične energetske funkcije proteina linearne su kombinacije više termina, od kojih svaki sadrži različit energetski doprinos (van der Waalsove interakcije, elektrostatika, desolvacija), pri čemu se težine i atomski parametri za te termine biraju postupkom parametrizacije koji nastoji optimizirati sporazum između količine predviđene iz energetske funkcije i odgovarajuće vrijednosti izvedene iz pokusa ili iz izračuna kvantne kemije na malim kemijskim sustavima.

Oblik strojnog učenja koji koristi umjetne neuronske mreže s mnogo slojeva unutarnje obrade za prepoznavanje uzoraka u velikim i složenim skupovima podataka, poput vizualnih slika i pisanog i govornog jezika.

Van der Waalsove interakcije

Međuatomske ili međumolekulske interakcije koje su pojedinačno slabe (mnogo slabije od kovalentnih ili ionskih veza) i relativno kratkog dometa.

Diskretni skup konformacija koje često prihvaćaju bočni lanci aminokiselina.

Slobodni parametri u sustavu koji određuju njegovu strukturu, a time i energiju. Mogu biti kontinuirani, poput torzijskog kuta realne vrijednosti kralježnice ili atomskog položaja, ili diskretni (dopuštajući samo konačan broj alternativa). Zbog jakih torzijskih sklonosti, konformacije bočnih lanaca mogu se uspješno modelirati pomoću diskretnog skupa rotamera, identificiranih analizom strukturne baze podataka.

Torzijski kut (ili dvostrani kut) koji opisuje rotaciju oko veze koja povezuje dušik okosnice i ugljik Cα aminokiseline u polipeptidnom lancu. To je jedan od dva primarna stupnja slobode (zajedno s kutom psi) po aminokiselinskom ostatku koji proteini koriste za usvajanje alternativnih konformacija.

Torzijski kut (ili dvostrani kut) koji opisuje rotaciju oko veze koja povezuje okosnicu Cα ugljika i karbonil ugljika kralježnice aminokiseline u polipeptidnom lancu. To je jedan od dva primarna stupnja slobode (zajedno s phi kutom) po aminokiselinskom ostatku koji proteini koriste za usvajanje alternativnih konformacija.

Torzijski kut (ili dvostrani kut) u bočnim lancima aminokiselina koji se numerira na temelju blizine kemijske povezanosti veze s proteinskom okosnicom. Chi1 se odnosi na rotaciju oko veze najbliže kralježnici, chi2 je sljedeći najbliži položaj i tako dalje. Neke aminokiseline, poput alanina i glicina, nemaju rotacijske veze niti torzijske kutove, dok druge, poput lizina i arginina, imaju do četiri.

Softverski paket za predviđanje i dizajn proteinskih struktura i interakcija koji implementira širok raspon algoritama konformacijskog uzorkovanja okosnice i bočnih lanaca i metoda optimizacije sekvenci.

Algoritam za optimizaciju rotatora bočnog lanca koji funkcionira uklanjanjem rotamera koji nisu kompatibilni s usvajanjem slijeda s najnižom mogućom energijom.

Protokol za projektiranje sekvenci koji dodjeljuje vjerojatnost promatranju svake aminokiseline na svakom položaju sekvence u proteinu i izračunava prosječnu (prosječno polje) energiju za protein na temelju dodijeljenih vjerojatnosti. Vjerojatnosti se tada prilagođavaju kako bi se smanjila energija srednjeg polja proteina.

Vjerojatni pristup za identificiranje niskoenergetskih sekvenci koji prihvaća ili odbacuje promjene sekvenci na temelju izračunate promjene energije proteina pri promjeni sekvence i temperature modeliranog sustava. Ako promjena snizi energiju proteina, automatski se prihvaća ako povećava energiju sustava, prihvaća se s izvjesnom vjerojatnošću koja ovisi o tome koliko se energija povećala (manje je vjerojatno da će se prihvatiti veće povećanje energije ) i trenutnu temperaturu (pri višim temperaturama veća je vjerojatnost da će prihvatiti promjene koje povećavaju energiju sustava). Temperatura se smanjuje tijekom simulacije kako bi se identificirali nizovi s niskom energijom.

Protokol za optimizaciju sekvence koji opetovano mijenja populaciju sekvenci primjenom rundi odabira temeljenih na energiji. Energija niza izračunava se modeliranjem u željenoj konformaciji proteina. Vjerojatnije je da će niže energetske sekvence napredovati do sljedeće generacije. Prije svakog kruga odabira, prethodni pobjednički nizovi se međusobno rekombiniraju i mali broj mutacija uključuje u sekvence, kako bi se tražili nizovi s nižom energijom.

Algoritmi projektiranja s više stanja

Pristup projektiranju sekvenci koje istovremeno zadovoljavaju više ograničenja. Na primjer, takvi se algoritmi mogu koristiti za pronalaženje proteinskih sekvenci za koje se predviđa da vežu ligand X, ali ne i ligand Y. Alternativno, mogu se prenamijeniti kako bi se pronašle sekvence koje su istodobno dobre u vezivanju i liganda X i liganda Y.

Eksperimentalni pristup za ispitivanje velike biblioteke proteinskih sekvenci (do nekoliko desetaka milijuna) za vezanje na drugu molekulu. U konačnoj biblioteci kvasca, svaka stanica kvasca sadrži DNK za jednog člana biblioteke proteina, a ovaj protein se izražava kao fuzijski protein koji predstavlja protein s vanjske strane stanice. Stanice se pomiješaju s ciljnom molekulom, koja je označena fluorescentnom bojom, a zatim se sortiranje stanica aktivirano fluorescencijom koristi za identifikaciju stanica koje sadrže dizajnirani protein koji veže ciljani protein. DNK sekvenciranje koristi se za identifikaciju dizajna koji su prošli selekciju.

Obitelj strukturno povezanih proteina koji međusobno djeluju kako bi izazvali ili potisnuli apoptozu.

Termin koji opisuje pristupe koji koriste visoku specifičnost slijeda u interakcijama DNA za oblikovanje sekvenci DNK koje će se presaviti u složene i predvidljive dvodimenzionalne i trodimenzionalne oblike.

Glavni kompleksi histokompatibilnosti

(MHC). Skup proteina stanične površine koji se vežu za antigene stranih patogena i predstavljaju ih za prepoznavanje od strane drugih proteina i stanica iz imunološkog sustava. Oni su ključna komponenta stečenog imunološkog sustava.


Gledaj video: ПРОТЕИН! Стоит Ли Принимать? (Svibanj 2022).