معلومة

قياس قائم على المحلول لمساحة سطح الجزيئات الكبيرة التي يمكن الوصول إليها بواسطة المذيبات


تعد مساحة السطح التي يمكن الوصول إليها المذيبات (SASA) مقياسًا قيِّمًا للنظر في تفاعلات طي البروتين وتفاعلات البروتين البروتين. ومع ذلك ، يتم إجراء هذا القياس عادةً عن طريق حساب SASA من بنية محلولة (وثابتة بشكل عام).

تُظهر المجسات الكيميائية مثل جذور الديازرين والهيدروكسيل بعض التحيز فيما يتعلق بالمكان الذي تميل فيه إلى الارتباط. أدرك أثناء كتابة هذا السؤال أن NMR هي طريقة صالحة تمامًا لتحديد بنية قائمة على الحلول ثم حساب SASA. كما تم استخدام استراتيجيات مماثلة لفحص الحمض النووي الريبي المنظم. أشعر بالفضول بشأن تنوع هذه الأساليب ومدى دقتها.


أنا أعرف طريقة واحدة فقط ، ولكن ها هي. يمكنك إنشاء كرة بقطر نصف قطر VdW للماء ، ثم "لفها" على طول السطح. أعلم أن هذا سطح لريتشاردز لي ، ويكيبيديا لها اسم آخر لها.

هذا يبدو معقدًا ، لكنه ليس كذلك. تقوم بتحريك كرة المسبار على طول سطح الجزيء في المستوى XY حتى تلامس نصف قطر vdW للبروتين ، مع الحفاظ على مركز الكرة كسطح ، على طول الطريق حول الجزيء. إذا كنت ترغب في ذلك ، يمكنك تلوين السطح بشحن الموضع أيضًا ، وهو أمر مفيد لمناقشة تفاعلات المذيبات.

ثم تقوم بالترجمة على طول المحور z وتقوم بعمل كفاف آخر حتى نفاد البروتين. يبدو أن jmol والحزم الأخرى ستفعل ذلك من أجلك.

تشير ويكيبيديا إلى طريقة أكثر رياضية LCPO ، والتي لست على دراية بها.

هل هذا دقيق؟ كالعادة مع مثل هذه الحسابات ، يكون الأمر مجرد تخمين أكثر من كونه إجابة. يمكنك إجراء الحساب على أي هيكل أو أي مجموعة من الهياكل (مثل NMR يعطي). لا يفهم كيف يمكن أن يكون الجزيء مرنًا أو ديناميكيًا. إذا قرأت عن الكيمياء الفيزيائية الخاصة بك ، ترى أن البروتينات تتنفس ويمكن أن تسمح بالانتشار في القلب بسهولة إلى حد ما. إذا كنت أتذكر جيدًا ، يمكنك الحصول على جزيئات كبيرة نوعًا ما تعمل على إخماد طحين الهيم في الهيموجلوبين في درجة حرارة الغرفة.

إذا كنت تبحث عن تثبيت بروتينين ، فقد يكون SAS أكثر فائدة. إنها معلومة مهمة ، لكنها ليست إجابة نهائية. أخشى من البروتينات التي لا تحدث بهذه السهولة.

سألbobthejoe عن SAS التي لا يوجد لها هيكل.
هذا أمر صعب للغاية حتى التكهن به. الإجابة غير المفيدة هي أن سطح البروتين يتحول إلى الجذر التكعيبي للوزن الجزيئي للبروتين.

من خلال الحصول على محلول من البروتين وإطلاقه في syhcrotron ، يمكنك الحصول على نصف قطر متوسط ​​من الدوران بسهولة مما يمنحك حجمًا بيضاويًا (ومساحة سطح) للبروتين. مرة أخرى ، ستفقد معظم التفاصيل ويمكن بسهولة إيقاف هذا بنسبة 25 ٪ لبروتين غير منتظم الشكل. بالنسبة للبروتين الكروي العادي ، قد يعطي إجابة مشابهة لقانون القوة أعلاه.

لقد رأيت تجارب كيميائية فيزيائية تبحث عن التغيرات في الضغط الأسموزي عندما يتغير تركيز الملح في محلول البروتين بشكل كبير (عمل Adrian Parsegian في المعاهد الوطنية للصحة في أواخر الثمانينيات).

أشك في أنك ستجد أيًا من هذه الإجابات مفيدة لأن الخطأ المتوسط ​​سيكون كبيرًا جدًا (20-200٪) ويفترض أيضًا أن البروتين قابل للذوبان وقابل للظروف التجريبية.

يمكن أن تساعد مجسات المذيبات أيضًا. على سبيل المثال ، تعريض البروتين لـ D20 ثم إجراء التحليل الطيفي الشامل على البروتين. لا يزال هذا فقط يعطيك فكرة عامة عن مقدار الببتيد المكشوف على السطح. لا تزال بنية البروتين ضرورية جدًا للحصول على أي قياس دقيق لـ SAS على ما أعتقد.


لا أعتقد أن SAS يمكن ملاحظتها بشكل جيد. (أحب العمل الذي قام به برتيل هال حول هذه المشكلة والمشكلات ذات الصلة). يمكنك القياس يرتبط إلى SAS التي تم حسابها وفقًا للهياكل المعروفة ، باستخدام شيء مثل خوارزمية الكرة المتدحرجة التي يصفها @ shigeta.

أعتقد أن أفضل نهج ذي معلمات سيكون قياس المسعر التفاضلي. نظرًا لأن الكثير من البروتينات قد تمت دراسة طيّها باستخدام هذه التقنية ، يمكن تحويل منحنى DSC مباشرة إلى تغييرات في SAS القطبية وغير القطبية. إجمالي SAS سيكون مجموع هاتين الكميتين.

المرجع الوحيد الجاهز الذي يمكن أن أجده هنا: https://web.archive.org/web/20100228041032/https://www.bio.cmu.edu/courses/03438/LecS00/DSC.html

أعتقد أن معظم التحليل أعده إرنستو فريري. الفكرة الأساسية هي أن المناطق الكارهة للماء التي يمكن الوصول إليها على السطح تنظم المزيد من المذيبات (ولها بصمة إنتروبية أكبر) من المناطق القطبية. نظرًا لأنه يمكن فصل تتبع DSC (لمجلد من دولتين) إلى مكونات $ Delta $ H و $ Delta $ S ، يمكن تعيينها على $ Delta $ ASA $ _ {fold} $. لن أثق في هذا لأي شيء لم يكن من دولتين أو عوامل مساعدة ملزمة.


حساب الشكل التحليلي للجزيئات الكبيرة: 1. المساحة الجزيئية والحجم من خلال شكل ألفا

معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة ، أقسام الكيمياء الحيوية ، علم وظائف الأعضاء الجزيئي والتكامل ، والهندسة الكيميائية ، مركز الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الحاسوبية ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة ، أقسام الكيمياء الحيوية ، علم وظائف الأعضاء الجزيئي والتكامل ، والهندسة الكيميائية ، مركز الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الحاسوبية ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي 61801 === ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

المركز الوطني لتطبيقات الحوسبة الفائقة ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

قسم علوم الكمبيوتر ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

قسم علوم الكمبيوتر ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

المركز الوطني لتطبيقات الحوسبة الفائقة ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

المركز الوطني لتطبيقات الحوسبة الفائقة ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

المركز الوطني لتطبيقات الحوسبة الفائقة ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة ، أقسام الكيمياء الحيوية ، علم وظائف الأعضاء الجزيئي والتكامل ، والهندسة الكيميائية ، مركز الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الحاسوبية ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي

معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا المتقدمة ، أقسام الكيمياء الحيوية ، علم وظائف الأعضاء الجزيئي والتكامل ، والهندسة الكيميائية ، مركز الفيزياء الحيوية والبيولوجيا الحاسوبية ، جامعة إلينوي في أوربانا شامبين ، أوربانا ، إلينوي 61801 === ابحث عن المزيد من الأوراق البحثية لهذا المؤلف

الملخص

يلعب حجم وشكل الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والأحماض النووية دورًا مهمًا في وظائفها. وقد استندت الجهود السابقة لتقدير هذه الخصائص إلى إجراءات تقديرية أو فسيفساء متنوعة تتضمن حسابات تحليلية أو رقمية. في هذه المقالة ، نقدم طريقة تحليلية دقيقة لحساب الخصائص المترية للجزيئات الكبيرة بناءً على نظرية شكل ألفا. تستخدم هذه الطريقة الازدواجية بين مركب ألفا وتحلل فورونوي الموزون للجزيء. نصف الأفكار والمفاهيم البديهية وراء نظرية شكل ألفا وخوارزمية مناطق الحوسبة وأحجام الجزيئات الكبيرة. نطبق طريقتنا لحساب مناطق وأحجام عدد من أنظمة البروتين. نناقش أيضًا العديد من الصعوبات التي نواجهها بشكل شائع في حسابات الشكل الجزيئي وطرق الخطوط العريضة للتغلب على هذه المشكلات. البروتينات 33: 1-17 ، 1998. © 1998 Wiley-Liss، Inc.


الملخص

توضح بيانات سلوك مرحلة الضغط العالي الواردة هنا التأثير الدقيق للفلور على قابلية ذوبان البوليمر في مذيبات السوائل فوق الحرجة. تُستخدم البوليمرات المشتركة التي تحتوي على مجموعة إيثر فلورو سيكلوبوتيل بكميات متفاوتة من ثنائي أريل أيزوبروبليدين (6 ح) أو ثنائي أريل سداسي فلورو أيزوبروبليدين (6F). من المثير للدهشة أن الأمر يتطلب 2000 بار على الأقل و 190 درجة مئوية لحل 6 ح البوليمر المتجانس في ثاني أكسيد الكربون2 على الرغم من أن كل مجموعة متكررة تحتوي على 15 جزيء جرامي من الفلور واثنين من أكسجين الإيثر ، وكلاهما يعزز قابلية ذوبان البوليمر في ثاني أكسيد الكربون2. منحنيات نقطة سحابة البوليمر المشترك في ثاني أكسيد الكربون2 يتحول بشكل رتيب إلى درجات حرارة وضغوط منخفضة مثل 6F يتم زيادة المحتوى من 0 إلى 100٪. يُعزى هذا التحول إلى الانخفاض في التفاعلات طويلة المدى والمتسلسلة بسبب سوء التعبئة لـ 6F- السلاسل الغنية ، لزيادة المساحة السطحية التي يمكن الوصول إليها بواسطة المذيبات للمجموعات المفلورة ، ولزيادة الحجم الجزئي الحر (FFV) من 6Fسلاسل غنية. تتحول منحنيات نقطة السحابة في البروبان أيضًا مبدئيًا إلى درجات حرارة وضغوط منخفضة مع زيادة 6F المحتوى ، ولكن 6F متجانسة و 6 ح تتقاطع منحنيات البوليمر المتجانس مع بعضها البعض بحيث يكون 6 ح البوليمرات المتجانسة أكثر قابلية للذوبان في درجات حرارة منخفضة بينما 6F البوليمرات المتجانسة أكثر قابلية للذوبان في درجات الحرارة العالية. انعكاس سلوك ذوبان البروبان مع زيادة 6F ينتج المحتوى ودرجة الحرارة عن توازن دقيق بين تفاعلات الفلور والهيدروكربون البغيضة التي لا تفضل ذوبان البوليمر المشترك وتفاعلات طويلة المدى وسلسلة منخفضة وزيادة البوليمر المشترك FFV التي تفضل ذوبان البوليمر المشترك. تظهر بيانات نقطة السحابة أيضًا أنه لكل من CO2 والبروبان تأثير 6F المحتوى أكبر من تأثير الوزن الجزيئي المتوسط ​​الوزن في النطاق 15-93 كجم / مول ، حيث من المتوقع أن يكون للوزن الجزيئي تأثير كبير.


معمل عينة تناضح البيض 2

مقدمة:
يمكن أن يكون النقل إما سلبيًا أو نشطًا. النقل السلبي هي حركة المواد عبر الغشاء دون أي مدخلات للطاقة من الخلية. النقل النشط هي حركة المواد حيث تكون الخلية مطلوبة لإنفاق الطاقة. في حالة هذا المعمل ، ستتمحور المناقشة حول النقل السلبي.
أبسط نوع من النقل السلبي هو تعريف. الانتشار هو حركة الجزيئات من منطقة أعلى إلى منطقة ذات تركيز أقل بدون أي مدخلات طاقة. يحدث الانتشار بواسطة الطاقة الحركية الموجودة في الجزيئات. سيؤدي الانتشار في النهاية إلى أن يكون تركيز الجزيئات هو نفسه في جميع أنحاء الفضاء الذي تشغله الجزيئات ، مما يتسبب في حالة حالة توازن أن تكون موجود.
نوع آخر من النقل السلبي هو التنافذ. التناضح هو حركة الماء عبر غشاء شبه منفذ. العملية التي يحدث بها التناضح هي عندما تنتشر جزيئات الماء عبر غشاء الخلية من منطقة ذات تركيز أعلى إلى منطقة ذات تركيز أقل. يعتمد اتجاه التناضح على التركيز النسبي للمذابات على الجانبين. في حالة التناضح ، يمكن أن ينتقل الماء بثلاث طرق مختلفة.
إذا كانت الجزيئات خارج الخلية أقل من التركيز في العصارة الخلوية ، يقال أن المحلول هو نقص الضغط إلى العصارة الخلوية ، في هذه العملية ، ينتشر الماء في الخلية حتى يتم تحقيق التوازن. إذا كانت الجزيئات خارج الخلية أعلى من التركيز في العصارة الخلوية ، يقال أن المحلول هو مفرط التوتر إلى العصارة الخلوية ، في هذه العملية ، ينتشر الماء خارج الخلية حتى يتحقق التوازن. إذا كانت الجزيئات خارج الخلية وداخلها متساوية ، يُقال أن المحلول متساوي التوتر للعصير الخلوي ، في هذه العملية ، ينتشر الماء داخل وخارج الخلية بمعدلات متساوية ، مما يتسبب في عدم وجود حركة صافية للماء.
في التناضح تكون الخلية نفاذية انتقائية، مما يعني أنه يسمح فقط بنقل مواد معينة داخل وخارج الخلية. في التناضح ، يتم استدعاء البروتينات الموجودة على السطح فقط بروتينات محيطية التي تشكل سلاسل الكربوهيدرات التي يستخدم الغرض منها مثل الهوائيات للتواصل. جزءا لا يتجزأ من البروتينات الطرفية بروتينات متكاملة يمكن أن تكون صلبة أو لها مسام تسمى بروتينات القناة. تسمح بروتينات القناة بتمرير الجلوكوز أو الطعام الذي تحتاجه جميع الكائنات الحية للعيش.

فرضية:
في محلول الشراب ، ستكون هناك حركة صافية للجزيئات خارج البويضة ، وفي محلول الماء ، ستنتشر الجزيئات داخل وخارج الخلية بمعدلات متساوية.

المواد:
كانت المواد المستخدمة في هذا المعمل عبارة عن بيضتين طازجتين في القشرة ، وعلامة علوية ، و 400 مل من الماء ، واسطوانة مدرجة ، ودورق كبير ، و 2 كوب متوسط ​​، و 1 كوب صغير ، وخل أبيض ، وشراب كارو ، وماء مقطر ، وقلم رصاص ، وورق ، مريلة مختبر ، نظارات مختبر ، غلاف ساران ، شريط لاصق ، صينية بلاستيكية ، ملقط ، ميزان إلكتروني ، ورقة مختبر التناضح ، والكمبيوتر.

أساليب:
تشغيل اليوم 1، قم بقياس كتل كل من البيض مع القشرة. ضع علامة على كوب واحد من الخل, ثم استخدم الاسطوانة المتدرجة لقياس 400 مل من الخل لوضعها في الدورق المسمى. ضع كلتا البيضتين في المحلول (ضع كوبًا صغيرًا فوق البيض ، إذا لزم الأمر) ثم غطيه. دع البيض يقف لمدة 24 ساعة أو أكثر لإزالة القشرة.

تشغيل اليوم 2سجل ملاحظات ما حدث للبيض في محلول الخل. أخرج البيض من الخل بحذر واشطفه بالماء برفق. نظف الأكواب المستخدمة لمحلول الخل لتحضيرها لمحلول الشراب ، ثم قم بتسمية 2 شراب متوسط ​​الحجم. قبل وضع البيض في محلول الشراب ، سجل كتلة كلتا البيوضتين ثم ضعه في ورقة البيانات. بعد الانتهاء من ذلك ، ضع البيض في الدورق ، وصب كمية كافية من الشراب لتغطية البيض ، وقم بتغطيته بشكل غير محكم واتركه يقف لمدة 24 ساعة.

تشغيل يوم 3سجل ملاحظات البيضة من محلول الشراب. أخرج البيض من الأكواب بحذر واشطفه برفق من القطر. صب الشراب المتبقي في الحاوية التي قدمها المعلم. نظف الكوبين المستخدمين في محلول الشراب وحضرهما لمحلول الماء. قبل وضع البيض في محلول الماء ، سجل كتلة كلتا البيوضتين ثم ضعه في ورقة البيانات. بعد أن يتم ذلك ، باستخدام أسطوانة مدرجة ، قم بقياس 200 مل من الماء لكل دورق. ضع البيض في محلول الماء ، غطه واتركه لمدة 24 ساعة.

تشغيل اليوم الرابعسجل ملاحظات البيضة من محلول الماء. أخرج البيض بحرص من الأكواب واشطفه برفق. كتلة كل من البيض. بعد أن يأتي المعلم وينظر إلى البيض ، تخلص من البيض في المكان المناسب.


نص SI

آثار الازدحام على التجليد.

لتوضيح التأثير المادي للحشود الكبيرة على الارتباط ، أعتبر توازنًا بين مونومر وثنائي. بدلاً من محاولة نمذجة الثنائيات من خلال تمديد نظرية النظام المنسق إلى كائنات غير كروية ، والتي تنطوي على تعقيد كبير حتى للأشكال البسيطة جدًا ، أقوم بتطبيق تحليل أبعاد بسيط. المعاملات إل1, إل2، و إل3 من مكافئ. 1 (النص الرئيسي) يتم تفسيرها حرفيًا على أنها مضاعفات نصف قطر الانحناء والمساحة والحجم لأي من المونومر أو الثنائى. ثم يتم إعطاء مساهمة الحجم المستبعدة من المذيب في الطاقة الحرة للربط من خلال الاختلاف في الجهد الكيميائي المتفاعل والمنتج الزائد ، Δ G ex k T = Δ μ d ex k T - 2 Δ μ m ex k T = - L 0 + L 1 2 (rd - 2 rm) + L 2 A ربط π + L 3 6 V ربط π ، [S1] حيث يشير الحرفان m و d إلى مونومر وثنائي ، على التوالي. Δأربط و Δالخامسربط هي التغيير في المنطقة التي يمكن الوصول إليها بالمذيب والحجم المولي الجزئي للربط ، على التوالي ، و صم و صد هي نصف القطر الفعال أو المتوسط ​​لانحناء المونومر والثنائي ، على التوالي. مصطلح الحجم في المعادل. S1 يُفترض أنه مهمل ، للأسباب الواردة في النص الرئيسي. لذا فإن التغير في الطاقة الحرة للربط الناتج عن إضافة جزيء الازدحام هو Δ Δ G ex k T = Δ L 1 (x 2، d 2، ξ) 2 (rd - 2 rm) + L 2 (x 2، د 2 ، ξ) Δ ربط π. [S2] تتم كتابة التغييرات في الانحناء ومعامل المساحة كوظائف صريحة للمبلغ (x2) والحجم (د2) من الدقيق ، للتأكيد على أن مكافئ. S2 يمثل تأثير تكوين المذيب بالنسبة إلى الماء النقي ، حيثإلأنا=1,2 = 0. للتركيز على حجم الدقيق وتأثيرات التركيز أفترض ذلك مرة أخرى ξ ثابت. بوضوح Δأربط كبير وسلبي للبروتينات. Δإل2 سلبي أيضًا (النص الرئيسي ، الشكل 2 أ و ج) لذا فإن مصطلح مساحة المعادلة. S2 أمر إيجابي ولا يحبذ الارتباط.

ضع في اعتبارك الآن الحجم النسبي لمصطلح الانحناء. أولاً ، من الشكل 2 أ و ج (النص الرئيسي) Δإل1/ Δإل2 ∼ 1. ثانيًا ، من المعقول افتراض أن نصف القطر الفعال أو المتوسط ​​للانحناء صأنا المقاييس ذات البعد الخطي للبروتين. في الواقع ، لمذاب كروي صأنا = دأنا/ 2. يتم قياس مساحة بالطبع كقوة ثانية ، لذلك (صد − 2صم) ∼ ا(د) بينما Δأربطا(د 2). ثم نسبة الحدود الخطية إلى المنطقة ، L 1 L 2 2 (r d - 2 r m) Δ A bind / π ∼ O 1 Å d، [S3] مقاييس عكسية مع قطر الذائبة. بالنسبة لبروتين قطره 10 Å أو أكبر ، فإن مصطلح الانحناء هو ترتيب من حيث الحجم أصغر من حد المنطقة.

أخيرًا ، ضع في اعتبارك علامة مساهمة الانحناء. الاعتماد الخطي لنصف قطر الانحناء على القطر يعادل اعتمادًا على الطاقة بمقدار 1/3 على الحجم ، لذا فإن نصف قطر ثنائي أكبر بمقدار ضعف حجم مونومر واحد سيكون أكبر بمقدار 2 1/3 من متوسط ​​نصف قطر الانحناء (صد هو بالضبط 2 1/3 صم للحالة الكروية تمامًا). من المحتمل جدا ، إذن ، ذلك صد & lt 2صم في هذه الحالة ، يكون مصطلح الانحناء في المعادلة. S2 هو أيضًا إيجابي ويعزز مصطلح المنطقة. وإلا فإنه يتعارض مع مصطلح المنطقة ولكنه أصغر من حيث الحجم. هذا هو تبرير الحجة الواردة في النص الرئيسي بأن تأثير الحشود هو في المقام الأول على المنطقة ، أو مصطلح الطاقة الحرة على السطح ، وأن تأثيرات الانحناء ، أي الانحرافات عن الكرة ، هي تصحيح من الدرجة الثانية.

العلاقة بمعالجة خليط المجال الصلب من بيرج.

معادلة مخاليط السوائل ذات المجال الصلب التي يستخدمها بيرج مطابقة رياضيًا لمعادلة. 15 في النص الرئيسي (7). ومع ذلك ، فإن معاملاته غير متمايزة فيما يتعلق بتعبئة المحلول ، ξ، وتركيب المحلول (حجم وتركيز مسحوق البودرة) معطى بواسطة دأنا=1,2,3. تفصل صياغة Snider و Herrington الثاقبة بين هذين المكونين (14). في النص الرئيسي ، يتم استخدام هذا لفصل تأثيرات حجم مسحوق الحبيبات وتعبئة المحلول ، مما يكشف عن حقيقة أنه في جزء معين من التعبئة ، تكون الجزيئات الأكبر حجماً أكثر فقراً. هناك اختلاف آخر في العلاج وهو أن بيرج يغير تركيز البودرة تحت ظروف ضغط متساوي للكرة الصلبة. وهذا يتطلب كثافة المذيبات وتركيز مسحوق المسحوق بطريقة معقدة [ملحق بيرج (7) ، المعادلات A8 – A10]. نظرًا لأن الضغط الافتراضي الذي تمارسه المجالات الصلبة هو أوامر من حيث الحجم أكبر من الضغط المحيط البالغ 1 Atm ، فإن موازنة ذلك تتطلب تغييرات كبيرة في الكثافة. باستخدام معادلة بيرج المتعلقة بتعبئة المحلول وضغط الكرة الصلبة (المرجع 7 ، المعادلة A9) ، يجد المرء أن إضافة مسحوق قطره 40 إلى الماء للحصول على تركيز بنسبة 33٪ بالحجم يتطلب تغيير جزء التعبئة بحوالي 0.09. باستخدام Δالخامسحزمة = 100(0.383/ξ - 1) ، وهذا يترجم إلى تغييرات حجم الخلط بترتيب 20٪ ، والتي تبدو كبيرة بشكل غير واقعي. هذه التغييرات الكبيرة في التعبئة ستعارض تأثيرات حجم الطحينة ، ويخلص بيرج أيضًا إلى أن الجزيئات الكبيرة عبارة عن حشود ضعيفة.

كثافات جزيء المذيب الزائدة الموضعية عند التلامس مع 40 Å مذاب ، نسبة لتركيزها في الكتلة. ز 0 1ي هو لمجالات المذيبات الصغيرة بقطر الماء ، د1 = 2.8 Å (دوائر حمراء). ز 0 2ي هو للحشود التي تتراوح في القطر د2 من 2.8 إلى 40 Å (مربعات سوداء). تم استخدام خليط متساوي المولي من الماء والدقيق للمذيب للسماح بمقارنة كل من الكثافة المطلقة والنسبية عند التلامس. تم حساب القيم باستخدام معادلات Lebowitz (12).


أساليب

اختيار البيانات

تمت قراءة بيانات التحول الكيميائي المحفوظة والمعلومات المرجعية من BMRB [10] والجزيء وبيانات الإحداثيات المُعالجة من wwPDB [1 ، 2] في نموذج بيانات CCPN [34 ، 35] وجعلها متسقة مع بعضها البعض في عملية مشابهة لـ الذي تم وصفه سابقًا لتحليل بيانات قيود المسافة [36]. لكل إدخال BMRB ، تم استخراج قائمة بإدخالات PDB ذات الصلة من أرشيف BMRB ، وتم استخراج البيانات الوصفية حول الإدخال (على سبيل المثال. مختبر المنشأ). من هذه القائمة ، تم اختيار إدخال PDB الأكثر دقة: إذا توفرت الهياكل التي تم حلها بواسطة علم البلورات بالأشعة السينية ، تم اختيار الإدخال بأعلى دقة ، وإلا تم اختيار الإدخال الأخير الذي حدده NMR. في كل حالة ، تم ضمان الاتساق بين معلومات التسلسل في ملف إدخال BMRB وملف PDB ، وفي حالة التسلسل المتماثل ، تم تجاهل بيانات التحول الكيميائي المتعلقة بالبقايا المستبدلة في تسلسل BMRB فيما يتعلق بـ PDB. في حالة مواجهة مشكلات كبيرة أثناء عملية الربط ، سواء في مطابقة تسلسل BMRB و PDB أو مع معالجة بيانات التحول الكيميائي ، تم تجاهل الإدخال.

تحليل البيانات

تم حساب ASA لكل ذرة من بيانات الإحداثيات باستخدام برنامج ASC. يحسب هذا البرنامج قيم ASA للذرات الثقيلة بناءً على إحداثياتها. بالنسبة للبروتونات ، تم استخدام قيمة ASA للذرة الثقيلة المرتبطة مباشرة. لم يتم وضع أحكام بشأن الإحداثيات أو المخلفات المفقودة ، والتي يمكن أن تؤدي إلى قيم ASA مفرطة في بعض الحالات ، كما لوحظ من قبل [25]. تم حساب تخصيصات الهيكل الثانوي باستخدام STRIDE [37]. في حالة مواجهة مشكلات أثناء تنفيذ ASC أو STRIDE على إدخال PDB ، أو إذا كانت المعلومات الناتجة لا تتطابق بشكل مباشر مع البيانات المخزنة في إطار عمل CCPN ، فقد تم تجاهل الإدخال.

قامت نصوص Python المكتوبة بشكل مخصص [38] بتخزين القيم من تحليل ASC و Stride في قواميس Python الخاصة بإدخال PDB بحيث يمكن استرجاعها بسهولة بمجرد حسابها. في حالة مجموعات NMR ، تم أخذ القيمة المتوسطة على جميع النماذج كممثل لـ ASA لكل ذرة. بالنسبة للهيكل الثانوي لكل بقايا ، تم اختيار العنصر الذي حدث غالبًا لبقايا في جميع النماذج. تم تنفيذ هذه العملية على 2403 مدخلات BMRB وأسفرت عن 1959 مشاريع CCPN صالحة حيث تم توصيل معلومات BMRB بإدخال PDB فريد. في المجموع ، تم استخدام 1632 مدخلًا فريدًا PDB ، أي على الرغم من أن بعض إدخالات BMRB مرتبطة بإدخال PDB نفسه ، لم يتم تسجيل بيانات التحول الكيميائي دائمًا في نفس الظروف ، وبالتالي فهي تستحق التضمين. لا يؤثر تضمين البيانات المتداخلة أيضًا على المؤامرات والاستنتاجات التي يمكن استخلاصها منها (النتائج غير معروضة). تتوفر معلومات مفصلة عن كل إدخال BMRB من: http://www.ebi.ac.uk/pdbe/docs/NMR/shiftAnalysis/html/entryInfo.html

في كثير من الحالات ، لم يتم استخدام جميع التحولات الأصلية في التحليل. يمكن أن يكون هذا بسبب مشاكل بسيطة في مطابقة معلومات التحول الكيميائي مع الذرات (على سبيل المثال. يتم إنشاء بقايا التربتوفان ، بناءً على بيانات الإحداثيات ، غالبًا بدون ذرات HE1 ، وفي هذه الحالة لا يمكن ربط هذه التحولات).

إعداد الرسم البياني

تم إنشاء الرسوم البيانية التي توضح التحول الكيميائي وقيم ASA لكل ذرة باستخدام برنامج R [39] من نصوص Python المكتوبة خصيصًا باستخدام وحدة RPy [40]. في حالة المخططات متعددة الألوان ، تم ترتيب ترتيب النقاط بطريقة عشوائية لتمثيل البيانات بشكل أفضل. تم إنشاء صفحات HTML لدمج المعلومات عن طريق نصوص Python النصية المخصصة.

تم قياس مضلعات التردد في المخططات المتعلقة بـ ASA لكل ذرة بقيمة التحول الكيميائي ، مما يجعل المقارنة المثلى للشكل ممكنًا. تسرد البيانات المتاحة على الإنترنت عوامل القياس النسبية.

لإنشاء مخطط يوضح تشتت التحول الكيميائي القائم على التعرض ، حددنا أولاً (لكل ذرة في كل بقايا) قيمة ASA لكل ذرة والتي تقع أقل من 99 ٪ من جميع نقاط البيانات. تم تقسيم هذه المنطقة إلى 10 "صناديق" متباعدة بشكل متساوٍ. تم تعريف تشتت التحول الكيميائي للنقاط المتضمنة في كل صندوق على أنه نطاق التحول الكيميائي بين النسبة المئوية 2.5٪ إلى النسبة المئوية 97.5٪ ، وبالتالي يشمل 95٪ من جميع النقاط داخل تلك الحاوية. يُحدد متوسط ​​هذا النطاق للسالل الخمس ذات أعلى نسبة تعرض ثم تشتت التحول الكيميائي للذرات شديدة التعرض ، وهو أقل حاوية تشتت للذرات المدفونة.


مجلة البيولوجيا الجزيئية

مجلة البيولوجيا الجزيئية (JMB) يوفر تغطية عالية الجودة وشاملة وواسعة في جميع مجالات البيولوجيا الجزيئية. تنشر المجلة أوراق بحث علمية أصلية توفرها رؤى ميكانيكية ووظيفية والإبلاغ عن تقدم كبير في الميدان. المجلة تشجع.

مجلة البيولوجيا الجزيئية (JMB) يوفر تغطية عالية الجودة وشاملة وواسعة في جميع مجالات البيولوجيا الجزيئية. تنشر المجلة أوراق بحث علمية أصلية توفرها رؤى ميكانيكية ووظيفية والإبلاغ عن تقدم كبير في الميدان. تشجع المجلة على تقديم دراسات متعددة التخصصات تستخدم مناهج تجريبية وحاسوبية تكميلية لمعالجة الأسئلة البيولوجية الصعبة.

تشمل مجالات البحث على سبيل المثال لا الحصر:

  • التفاعلات الجزيئية الحيوية ، شبكات الإشارات ، بيولوجيا الأنظمة
  • دورة الخلية ، نمو الخلية ، تمايز الخلايا
  • موت الخلية ، الالتهام الذاتي
  • الإشارات الخلوية والتنظيم
  • البيولوجيا الكيميائية
  • علم الأحياء الحسابي ، بالاشتراك مع الدراسات التجريبية
  • تكرار الحمض النووي وإصلاحه وإعادة تركيبه
  • التنمية ، علم الأحياء التجديدي ، الدراسات الآلية والوظيفية للخلايا الجذعية
  • علم التخلق ، هيكل الكروماتين ووظيفته
  • التعبير الجيني
  • المستقبلات والقنوات والناقلات
  • عمليات الأغشية
  • بروتينات سطح الخلية والتصاق الخلية
  • التطورات المنهجية ، التجريبية والنظرية ، بما في ذلك قواعد البيانات
  • علم الأحياء الدقيقة وعلم الفيروسات والتفاعلات مع المضيف أو البيئة
  • الدراسات الميكانيكية والوظيفية الميكروبيوتا
  • منظمة نووية
  • تعديلات ما بعد الترجمة ، البروتينات
  • معالجة ووظيفة الجزيئات والمجمعات المهمة بيولوجيا
  • الأساس الجزيئي للمرض
  • معالجة RNA وهيكل ووظائف RNAs غير المشفرة والنسخ
  • الفرز ، التنظيم الزماني المكاني ، الإتجار
  • علم الأحياء الإنشائي
  • علم الأحياء الاصطناعية
  • الترجمة ، طي البروتين ، المرافقون ، تدهور البروتين ومراقبة الجودة

فوائد مهمة للمؤلفين

منذ عام 1959 JMB تضمن بعض المبادئ الأساسية في الخدمات التي تقدمها لجميع المؤلفين:

  • المسار السريع خيار المقالات البحثية الحساسة للوقت (يرجى الرجوع إلى دليل المؤلفين للحصول على التفاصيل).
  • سياسة مكافحة التجريف: إذا تم نشر بحث منافس بينما تكون مقالتك قيد المراجعة من قبل الزملاء في JMB، لن يؤثر ذلك على نتيجة التحرير.
  • يتم اتخاذ جميع قرارات التحرير من قبل العلماء النشطين من الخبراء الرائدين في هذا المجال.
  • المخطوطات استعرضها كبار الخبراء في الحقل. JMB يدعم أيضًا توجيه الباحثين المهنيين الأوائل في مراجعة الأقران (يرجى الرجوع إلى برنامج VolunPeers).
  • التوفر: اتصل برئيس التحرير أو المحررين العلميين عبر صفحة هيئة التحرير لأية أسئلة قد تكون لديك.
  • انظر التأثير والسرعة والقراء من JMBهنا.
  • نحن نقدمها عند الطلب ملفات PDF مجانية لجميع المؤلفين الذين قد لا يتمكنون من الوصول إلى مقالاتهم عبر مؤسستهم أو مكتبتهم.
  • النشر مجاني للمؤلفين (لا يوجد رسوم ملونة أو صفحة)
  • دعم الوصول المفتوح: إذا كانت هيئة أو مؤسستك الممولة تتطلب أن تكون مقالتك متاحة للوصول ، JMB يقدم هذا الخيار. يرجى الاطلاع على التفاصيل هنا.
  • إعادة استخدام الأرقام من أي واحدة JMB المقالة عبر ارتباط تشعبي "الحصول على الحقوق والمحتوى" المتوفر داخل كل مقالة (أدناه أسماء المؤلفين والجهات التابعة) على موقع ScienceDirect.

الرجاء النقر هنا لمزيد من المعلومات حول المزيد من خدمات المؤلف العامة التي تقدمها Elsevier.


الاستنتاجات

يمكن الحصول على المعلمات الموثوقة التي تصف تمسخ البروتين من القياسات الحجمية وفقًا للشروط التالية: (1) درجة حرارة التمسخ أقل بكثير (15 درجة على الأقل) من أعلى درجة حرارة للكثافة المقاسة (2) يكون تركيز البروتين مرتفعًا بدرجة كافية ( أعلى من 10 مجم / مل) ولكن تحديد درجة حرارة التمسخ لا يتطلب تحديدًا دقيقًا لتركيز البروتين (3) الفاصل الزمني لدرجة الحرارة وفقًا للدقة المطلوبة للدراسة (4) يتم تفريغ عينات السائل بعناية قبل الكثافة مباشرة قياسات.

تشير تحقيقاتنا الكثيفة إلى أن تمسخ HEWL يمكن اعتباره عملية من دولتين. ومع ذلك ، على عكس الاعتقاد السائد ، لا يوجد تغيير واسع النطاق في عرض الأحماض الأمينية على سطح البروتين أثناء تمسخ.

توفر القياسات الحجمية نظرة ثاقبة على التمسخ الحراري للبروتين ويمكن أن تكمل الطرق الفيزيائية الحيوية الأخرى. يمكن أن تكون النتائج التي تم الحصول عليها مهمة لكل من البحث الأساسي والعلوم التطبيقية.


عنوان حسن مشوارب هو قسم الفسيولوجيا الجزيئية والفيزياء الحيوية ، كلية الطب بجامعة فاندربيلت ، ناشفيل ، تينيسي 37232.

تم استخدام الاختصارات: SDSL ، وضع العلامات الدورانية الموجهة بالموقع CW ، الموجة المستمرة HE ، تبادل Heisenberg ، NiEDDA ، Ni (II) حمض الإيثيلين أمين أسيتيك T4L ، T4 الليزوزيم EPR ، الرنين المغنطيسي الإلكترون SR ، استرداد التشبع 44R1 ، المتحولة مع السلسلة الجانبية R1 في الموقع 44 ( يتم إعطاء المسوخات التي تحمل تسمية تدور واحدة رقم التسلسل لموضع الدوران المسمى متبوعًا بتعيين R1).


ملخص

من المعروف بين علماء الأحياء البنيوية أن بلورة بروتينات الغشاء يمكن أن تكون صعبة للغاية. تنبع بعض الصعوبات من (أ) ضعف الإفراط في التعبير ، (ب) صعوبات الاستخراج والذوبان ، (ج) عدم استقرار أو فقدان وظيفة البروتينات المذابة ، و (د) توليد بلورات انحراف عالية الدقة. على الرغم من هذه التحديات ، كان علم البلورات بالأشعة السينية مفيدًا في فهمنا لهياكل بروتينات الغشاء. جاءت التطورات التكنولوجية خلال العقدين الماضيين لمساعدة مصممي بلورات البروتين الغشائي للتغلب على بعض هذه التحديات. لسوء الحظ ، لا توجد منصة عالمية لبلورة جميع بروتينات الغشاء ، ولكل بروتين غشائي خصائص فريدة. ومع ذلك ، فإن الإلمام بالتقنيات والأساليب المتاحة يمكّن عالم البلورات من اتخاذ القرار الأكثر استنارة لكل خطوة من خطوات العملية. في هذه المراجعة ، يتم تقديم لمحة عامة عن علم بلورات البروتين الغشائي وتناقش بعض العوائق الملازمة للممارس ، جنبًا إلى جنب مع الحلول المتاحة.


شاهد الفيديو: The concentration of solution molarity تركيز المحلول (كانون الثاني 2022).