Índice de cambio químico

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Ejemplo de índice de cambio químico

El Índice de cambio químico o CSI es una técnica ampliamente empleada en Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de proteínas puede utilizarse para mostrar e identificar la ubicación (por ejemplo, Inicio y final) así como el tipo de estructura secundaria de proteínas (beta hebras, hélices y regiones bobina al azar) encontradoen en proteínas utilizando sólo la columna vertebral cambio químico datos [1][2] La técnica fue inventada por El Dr. David Wishart en 1992 para analizar 1Hα química cambia de puesto y luego extendió posteriormente por él en 1994 para incorporar 13C columna vertebral turnos. El método original de CSI hace uso del hecho de que 1Producto químico Hα turnos de residuos de aminoácidos en hélices tiende a ser desplazado upfield (es decir, hacia el lado derecho de un espectro de RMN) relativa a los valores de la bobina al azar y al campo (es decir, hacia el lado izquierdo de un espectro de RMN) en hebras beta. Tipos similares de tendencias upfield/downfiled también son perceptibles en la columna vertebral 13C cambios químicos.

Contenido

  • 1 Implementación
  • 2 Rendimiento
  • 3 Historia
  • 4 Limitaciones
  • 5 Utilidad
  • 6 Véase también
  • 7 Referencias
  • 8 Enlaces externos

Implementación

La CSI es una técnica basada en el gráfico que esencialmente emplea un filtro digital del aminoácido específico para convertir cada valor de cambio químico de espina dorsal asignado en un índice simple tres Estados (-1, 0, + 1). Este enfoque genera un gráfico más fácil de entender y mucho más agradable a la vista de los valores de cambio química de proteínas. En particular, si el upfield 1Cambio química Hα (en relación con un valor de bobina al azar del aminoácido específico) de un cierto residuo es > 0,1 ppm, entonces ese residuo de aminoácido se asigna un valor de -1. Del mismo modo, si el campo 1El cambio químico Hα de ciertos residuos del aminoácido es > 0,1 ppm entonces ese residuo se le asigna un valor de + 1. Si de un residuo aminoácido cambio químico No se desplaza al campo o upfield por una cantidad suficiente (por ejemplo, < 0.1 ppm), se da un valor de 0. Cuando este índice 3-estado se traza como un gráfico de barras sobre toda la longitud de la secuencia de la proteína, simple inspección puede permitir uno para identificar beta hebras (grupos de valores + 1), alfa hélices (grupos de valores-1) y la bobina al azar segmentos (grupos de valores 0). En la tabla 1 se da una lista de los desplazamientos químicos bobina al azar del aminoácido específico para los cálculos de CSI. En la figura 1 se muestra un ejemplo de un gráfico de CSI para una proteína con las flechas ubicadas por encima de las barras negras indicando la ubicación de las hebras beta y la caja rectangular indicando la ubicación de una hélice.

Tabla 1. CSI residuo específico 1Hα bobina al azar turnos
Aminoácido 1Cambio de bobina al azar Hα (ppm) Aminoácido 1Cambio de bobina al azar de turno Hα RC (ppm)
Ala (A) 4.35 Met (M) 4.52
Cys (C) 4,65 ASN (N) 4.75
ASP (D) 4,76 Pro (P) 4.44
Glu (E) 4.29 Gln (Q) 4.37
Phe (F) 4.66 Arg (R) 4.38
Gly (G) 3,97 Ser (S) 4.50
Su (H) 4,63 THR (T) 4.35
Ile (I) 3.95 Val (V) 3.95
Lys (K) 4.36 TRP (W) 4.70
Leu (L) 4.17 Tyr (Y) 4,60

Rendimiento

Utilizando sólo 1Hα desplazamientos químicos y agrupamiento simple reglas (grupos de 3 o más verticales barras de hebras beta) y racimos de barras de 4 o más verticales para Alfa hélices, la CSI es típicamente 75-80% de precisión en la identificación de estructuras secundarias.[2][3][4][5] Este desempeño depende en parte de la calidad de conjunto de datos NMR, así como la técnica (manual o mediante programación) utilizada para identificar las estructuras secundarias de proteína. Como se mencionó anteriormente, un consenso método CSI ese cambio químico upfield/campo de filtros cambios en 13CΑ, 13Cβ, y 13C' los átomos en una manera similar a 1También se ha desarrollado Hα turnos.[2] El consenso de CSI combina las parcelas CSI de la espina dorsal 1H y 13C química turnos para generar una sola trama CSI. Puede ser hasta 85-90% de precisión.[5]

Historia

El vínculo entre desplazamientos químicos de proteínas y estructura secundaria de proteínas (específicamente alfa hélices) primero fue descrito por John Markley y sus colegas en 1967.[6] Con el desarrollo de modernas técnicas de RMN bidimensional, llegó a ser posible medir más desplazamientos químicos de proteína. Con más de péptidos y proteínas se asignaron en la década de 1980 pronto resultó evidente que aminoácido desplazamientos químicos fueron sensibles no sólo a conformaciones helicoidales, sino también a conformaciones β-strand. Específicamente, el secundario 1Desplazamientos químicos Hα de todos los aminoácidos presentan una tendencia clara upfield en la formación de la hélice y una evidente tendencia al campo en formación de la β-hoja.[7][8] En la década de 1990, un cuerpo suficiente de 13C y 15Asignaciones de N cambio química de péptidos y proteínas se habían reunidas para determinar que eran evidentes para esencialmente todos troncal tendencias similares upfield/campo 13CΑ, 13CΒ, 13C', 1HN y 15Cambios químicos (débil) N.[9][10] Fue estas tendencias de cambio químico bastante llamativa que fueron explotadas en el desarrollo del índice de cambio químico.

Limitaciones

El método CSI no está exento de algunas deficiencias. En particular, su rendimiento baja si son asignaciones de cambio químico mal que se hace referencia o incompleta. También es muy sensible a la elección de los turnos de la bobina al azar utilizada para calcular los cambios secundarios[5] y generalmente identifica alfa hélices (> 85% de precisión) mejor que beta hebras (< 75% de precisión) independientemente de la elección de los turnos de la bobina al azar.[5] Además, el método CSI no identifica otros tipos de estructuras secundarias, tales como giros β. Debido a estas deficiencias, se han propuesto una serie de enfoques alternativos tipo CSI. Estos incluyen: 1) un método de predicción que emplea estadísticamente derivados potenciales de cambio/estructura química (Pacana);[11] 2) un enfoque probabilístico a la identificación de la estructura secundaria (PSSI);[12] 3) un método que combina las predicciones de la estructura secundaria de datos de secuencia y cambio químico (PsiCSI),[13] 4) un enfoque de identificación de la estructura secundaria que utiliza preespecificado patrones de cambio químico (PLATON)[14] y 5) un método de análisis de cluster dos dimensiones conocido como 2DCSi.[15] El rendimiento de estos nuevos métodos generalmente es ligeramente mejor (2-4%) que el método original de CSI.

Utilidad

Desde su descripción original en 1992, el método CSI se ha utilizado para caracterizar la estructura secundaria de miles de péptidos y proteínas. Su popularidad es en gran parte debido a que es fácil de entender y pueden ser implementadas sin la necesidad de programas informáticos especializados. Incluso aunque el método CSI puede ser fácilmente realizado manualmente, una serie de programas de procesamiento de datos NMR comúnmente usados como NMRView,[16] Servidores web generación NMR estructura tales como CS23D[17] así como análisis de datos NMR varios servidores web tales como RCI,[18] Depredador[19] y PANAV [20] han incorporado el método CSI en su software.

Véase también

  • Cambio químico
  • Índice de la bobina al azar
  • Proteína NMR
  • Proteína cambio química vuelve a hacer referencia a
  • Estructura secundaria de proteínas
  • Predicción de cambio química de proteínas
  • RMN
  • Espectroscopia de resonancia magnética nuclear
  • Espectroscopia de resonancia magnética nuclear de proteínas
  • Proteína

Referencias

  1. ^ Wishart DS, BD Sykes, Richards FM (febrero de 1992). "El índice de cambio químico: un método rápido y sencillo para la asignación de la estructura secundaria de proteínas mediante Espectroscopia NMR". Bioquímica 31 (6): 1647 – 51. Doi:10.1021/bi00121a010. PMID1737021.
  2. ^ a b c Wishart, David S.; Sykes, Brian D. (1994). "El 13C Índice de cambio químico: Un método simple para la identificación de la estructura secundaria de proteínas usando 13C datos del cambio químico". Diario de RMN Biomolecular 4 (2): 171 – 80. Doi:10.1007/BF00175245. PMID8019132.
  3. ^ Wishart DS, caso DA (2001). "Uso de cambios químicos en la determinación de la estructura macromolecular". Métodos en enzimología 338:: 3 – 34. Doi:10.1016/s0076-6879 (02) 38214-4. PMID11460554.
  4. ^ Mielke SP, Krishnan VV (abril de 2009). "Caracterización de la estructura secundaria de proteínas de NMR química cambia". Avances en la espectroscopia de resonancia magnética Nuclear 54 (3 – 4): 141-165. Doi:10.1016/j.pnmrs.2008.06.002. PMC2766081. PMID20160946.
  5. ^ a b c d Wishart DS (febrero de 2011). "Interpretar datos cambio química de la proteína". Avances en la espectroscopia de resonancia magnética Nuclear 58 (1 – 2): 62 – 87. Doi:10.1016/j.pnmrs.2010.07.004. PMID21241884.
  6. ^ Markley JL, prados DH, Jardetzky O (julio de 1967). "Estudios de resonancia magnética Nuclear de las transiciones de la hélice de la bobina en Acidos poliamino". Journal of Molecular Biology 27 (1): 25 – 40. Doi:10.1016/0022-2836 (67) 90349-X. PMID6033611.
  7. ^ Clayden, N.J; Williams, R.J.P (1982). "Grupo de péptido turnos". Diario de resonancia magnética 49 (3): 383. Bibcode:1982JMagR...49..383 C. Doi:10.1016/0022-2364 (82) 90252-9.
  8. ^ Pardi A, Wagner G, Wüthrich K (diciembre de 1983). "La proteína conformación y protón resonancia nuclear magnética desplazamientos químicos". European Journal of Biochemistry 137 (3): 445 – 54. Doi:10.1111/j.1432-1033.1983.tb07848.x. PMID6198174.
  9. ^ Wishart DS, BD Sykes, Richards FM (noviembre de 1991). "Relación entre la resonancia magnética nuclear cambio química y estructura secundaria de proteínas". Journal of Molecular Biology 222 (2): 311 – 33. Doi:10.1016/0022-2836 (91) 90214-Q. PMID1960729.
  10. ^ Spera, Silvia; Bax, Ad (1991). "Correlación empírica entre la conformación de la red troncal de proteínas y Cα y Cβ 13C resonancia magnética nuclear químico cambia". Journal of the American Chemical Society 113 (14): 5490 – 2. Doi:10.1021/ja00014a071. INIST:5389018.
  11. ^ Eghbalnia HR, Wang L, Bahrami A Assadi A, Markley JL (mayo de 2005). "La proteína enérgico análisis conformacional de desplazamientos químicos NMR (Pacana) y su uso en la determinación de los elementos estructurales secundarios". Diario de RMN Biomolecular 32 (1): 71-81. Doi:10.1007/s10858-005-5705-1. PMID16041485.
  12. ^ Wang Y, Jardetzky O (abril de 2002). "Identificación de estructura secundaria basada en la probabilidad de la proteína utilizando datos combinados de cambio químico NMR". Ciencia de proteína 11 (4): 852 – 61. Doi:10.1110/PS.3180102. PMC2373532. PMID11910028.
  13. ^ Hung LH, Samudrala R (febrero de 2003). «Clasificación precisa y automática de la estructura secundaria de proteínas con PsiCSI». Ciencia de proteína 12 (2): 288 – 95. Doi:10.1110/PS.0222303. PMC2312422. PMID12538892.
  14. ^ Labudde D, D Leitner, Krüger M, Oschkinat H (enero de 2003). "Algoritmo de predicción para los tipos del aminoácido con su estructura secundaria en proteínas (PLATON) utilizando desplazamientos químicos". Diario de RMN Biomolecular 25 (1): 41-53. PMID12566998.
  15. ^ Wang CC, Chen JH, Lai WC, Chuang WJ (mayo de 2007). "2DCSi: identificación de proteínas secundaria estructura y redox estado usando análisis de conglomerados 2D de desplazamientos químicos NMR". Diario de RMN Biomolecular 38 (1): 57-63. Doi:10.1007/s10858-007-9146-x. PMID17333485.
  16. ^ Johnson BA, Blevins RA (septiembre de 1994). "Vista de RMN: un programa informático para la visualización y análisis de datos NMR". Diario de RMN Biomolecular 4 (5): 603 – 14. Doi:10.1007/BF00404272. PMID22911360.
  17. ^ Wishart DS, Arndt D, Berjanskii M, Tang P, J, Zhou Lin G (julio de 2008). "CS23D: un servidor web para la generación de estructura de proteína rápida utilizando desplazamientos químicos NMR y datos de la secuencia". Investigación de ácidos nucleicos 36 (Tema de servidor web): W496 – 502. Doi:10.1093/nar/gkn305. PMC2447725. PMID18515350.
  18. ^ Berjanskii MV, Wishart DS (julio de 2007). "El servidor RCI: cálculo rápido y preciso de la flexibilidad de proteína mediante desplazamientos químicos". Investigación de ácidos nucleicos 35 (Tema de servidor web): W531 – 7. Doi:10.1093/nar/gkm328. PMC1933179. PMID17485469.
  19. ^ Berjanskii MV, Neal S, Wishart DS (julio de 2006). "Depredador: un servidor web para predecir las restricciones de ángulo de torsión proteína". Investigación de ácidos nucleicos 34 (Tema de servidor web): W63 – 9. Doi:10.1093/nar/gkl341. PMC1538894. PMID16845087.
  20. ^ B Wang Y Wang, Wishart DS (junio de 2010). "Un enfoque probabilístico para validar las asignaciones de cambio químico proteína NMR". Diario de RMN Biomolecular 47 (2): 85-99. Doi:10.1007/s10858-010-9407-y. PMID20446018.

Enlaces externos

  • Cálculos de CSI vía RCI webserver http://randomcoilindex.com
  • Cálculos de CSI vía depredador webserver http://preditor.CA
  • Programa independiente CSI para Linux/Unix http://www.bionmr.ualberta.CA/Sykes/software/CSI/latest/CSI.html
  • Cambio químico rereferencing para los cálculos de CSI por Shiftcor http://shiftcor.wishartlab.com/
  • Cambio químico rereferencing para los cálculos de CSI por PANAV http://www.wishartlab.com/web_servers/PANAV

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