Ссылка на химический сдвиг белка
Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из ссылки на химический сдвиг белка )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Реферирование химического сдвига белков - это процесс пост-назначения корректировки назначенных химических сдвигов ЯМР в соответствии со стандартами, рекомендованными IUPAC и BMRB для определения химического сдвига белков . В ЯМР химические сдвиги обычно относятся к внутреннему стандарту, растворенному в образце ЯМР. Эти внутренние стандарты включают тетраметилсилан (TMS), 4,4-диметил-4-силапентан-1-сульфоновую кислоту (DSS) и триметилсилилпропионат (TSP). Для спектроскопии ЯМР белков рекомендуемым стандартом является DSS , который нечувствителен к изменениям pH (в отличие от TSP). Кроме того, DSS 1Hсигнал может использоваться для косвенной ссылки на сдвиги 13C и 15N с использованием простого вычисления отношения [1]. К сожалению, многие лаборатории биомолекулярной ЯМР-спектроскопии используют нестандартные методы для определения положения «нулевой точки» химического сдвига 1H , 13C или 15N . Отсутствие стандартизации затрудняет сравнение химических сдвигов для одного и того же белка в разных лабораториях. Это также затрудняет использование химических сдвигов для правильной идентификации или определения вторичных структур.или улучшить их трехмерную структуру за счет уточнения химического сдвига. Реферирование химического сдвига предлагает средства для исправления этих эталонных ошибок и стандартизации отчетов о химическом сдвиге белков в лабораториях.

Важность референсов химического сдвига ЯМР в биомолекулярном ЯМР

Неправильная привязка к химическому сдвигу является особенно острой проблемой в биомолекулярном ЯМР. [1] Было подсчитано, что до 20% назначений смены 13C и до 35% назначений смены 15N указаны неправильно. [2] [3] [4] Учитывая, что структурная и динамическая информация, содержащаяся в химических сдвигах , часто бывает довольно тонкой, очень важно, чтобы химические сдвиги белков были должным образом привязаны, чтобы эти тонкие различия могли быть обнаружены. По сути, проблема с химическим сдвигомссылка исходит из того факта, что химические сдвиги являются измерениями относительной частоты, а не измерениями абсолютной частоты. Из-за исторических проблем с привязкой к химическому сдвигу , химические сдвиги , возможно, являются наиболее точно измеряемыми, но наименее точно измеряемыми параметрами во всей ЯМР-спектроскопии . [5] [3]

Программы для референции химического сдвига белков

Из-за масштабов и серьезности проблем с привязкой к химическому сдвигу в биомолекулярном ЯМР был разработан ряд компьютерных программ, чтобы помочь смягчить проблему (см. Сводку в таблице 1). Первой программой, которая всесторонне решила проблему неправильного определения химического сдвига в биомолекулярном ЯМР, была SHIFTCOR. [2]

Таблица 1. Сводка и сравнение различных программ повторного определения химического сдвига и обнаружения ошибочного назначения. [5]

Программа [Ссылка]Обнаруживает или выполняет реферирование сменыОбнаруживает грубые ошибки при назначенииОбнаруживает малозаметные ошибки присваиванияОтличает ошибки присваивания от ошибок ссылокТребуется 3D-структура
CheckShift [6] [7]даНетНетНетНет
AVS [8]НетдаНетНетНет
LACS [4] [9]даИногдаНетНетНет
PSSI [10]даНетНетНетНет
SHIFTCOR [2]дадаИногдадада
ПАНАВ [11]дадададаНет

SHIFTCOR: программа коррекции химического сдвига на основе структуры

SHIFTCOR - это автоматическая программа коррекции химического сдвига белка, в которой используются статистические методы для сравнения и коррекции предсказанных химических сдвигов ЯМР (полученных из трехмерной структуры протеина) относительно входного набора экспериментально измеренных химических сдвигов. SHIFTCOR использует несколько простых статистических подходов и заранее определенные пороговые значения для выявления и исправления потенциальных ссылок, присвоения и типографских ошибок . SHIFTCOR выявляет потенциальные проблемы привязки к химическому сдвигу путем сравнения разницы между средним значением каждого набора наблюдаемых сдвигов основной цепи (1Hα, 13Cα, 13Cβ, 13CO, 15N и 1HN) и их соответствующими предсказанными химическими сдвигами. Разница между этими двумя средними значениями приводит к специфичному для ядрасмещение химического сдвига или опорная коррекция (т.е. одна для 1H , одна для 13C и одна для 15N). Чтобы гарантировать, что определенные экстремальные выбросы не будут чрезмерно смещать эти средние значения смещения, среднее значение наблюдаемых смещений рассчитывается только после исключения потенциальных неправильных присвоений или типографских ошибок . [2]

Выход SHIFTCOR

SHIFTCOR генерирует и сообщает о смещениях или различиях химического сдвига для каждого ядра. Результаты содержат анализ химического сдвига (включая списки потенциальных неправильных назначений, оценочные ошибки привязки, оценочную ошибку в вычисленном опорном смещении (95% доверительный интервал), примененное или предлагаемое опорное смещение, коэффициенты корреляции, значения RMSD ) и исправленный файл химического сдвига в формате BMRB (подробности см. на Рисунке 1). [2]

SHIFTCOR использует программу расчета химического сдвига SHIFTX [12] для предсказания сдвигов 1Hα, 13Cα, 15N на основе координат трехмерной структуры анализируемого белка. Сравнивая прогнозируемые сдвиги с наблюдаемыми сдвигами, SHIFTCOR может точно идентифицировать опорные смещения химического сдвига, а также возможные неправильные назначения. Ключевым ограничением подхода SHIFTCOR является то, что требуется, чтобы трехмерная структура целевого белка была доступна для оценки смещений эталонов химического сдвига. Учитывая, что определение химического сдвига обычно выполняется до определения структуры, вскоре стало понятно, что для разработки требуются независимые от структуры подходы. [5]

Программы коррекции химического сдвига, не зависящие от структуры

Было разработано несколько методов, которые используют оцененное (с помощью сдвигов 1H или 13C ) или предсказанное (с помощью последовательности) содержание вторичной структуры анализируемого белка. Эти программы включают PSSI, [10] CheckShift, [6] [7] LACS, [4] [9] и PANAV. [11] И PANAV < [1] >, и CheckShift также доступны в качестве веб-серверов.

Программы PSSI и PANAV используют вторичную структуру, определяемую сдвигами 1H (на которые почти никогда не ссылаются неправильно), для корректировки сдвигов 13C и 15N целевого белка, чтобы они соответствовали вторичной структуре, производной 1H. LACS использует разницу между вторичными сдвигами 13Cα и 13Cβ относительно вторичных сдвигов 13Cα или вторичных сдвигов 13Cβ для определения опорных смещений. Более поздняя версия LACS была адаптирована для выявления неправильного определения химического сдвига 15N. [4] Эта новая версия LACS использует хорошо известную взаимосвязь между вторичными сдвигами 15N и вторичными сдвигами 13Cα и 13Cβ предыдущего остатка. [3]В отличие от LACS и PANAV / PSSI, CheckShift использует вторичную структуру, предсказанную с помощью высокопроизводительных программ предсказания вторичной структуры, таких как PSIPRED [13], чтобы итеративно корректировать химические сдвиги 13C и 15N, чтобы их вторичные сдвиги соответствовали предсказанной вторичной структуре. Было показано, что все эти программы точно идентифицируют неверно указанные и должным образом повторные ссылки на химические сдвиги белка, депонированные в BMRB. [7] [11] Обратите внимание, что и LACS, и CheckShift запрограммированы так, чтобы всегда предсказывать одно и то же смещение для сдвигов 13Cα и 13Cβ, тогда как PSSI и PANAV не делают этого предположения. Как правило, PANAV и PSSI обычно имеют меньший разброс (или стандартное отклонение) в вычисленных опорных смещениях, что указывает на то, что эти программы немного более точны, чем LACS или CheckShift. Ни LACS, ни CheckShift не могут работать с белками, которые имеют чрезвычайно большие (более 40 ppm) смещения эталонов, тогда как PANAV и PSSI, похоже, могут справиться с такими аномальными белками. [11]

В недавнем исследовании, [11] химический сдвиг повторной привязки программа (PANAV) проводили в общей сложности 2421 записей BMRB , которые имели достаточную долю (> 80%) , назначенные химические сдвиги для выполнения надежного химического сдвига опорного коррекции . Всего было найдено 243 записи со смещением 13Cα со смещением более чем на 1.0 ppm, 238 записей со смещением 13Cβ смещения более чем на 1.0 ppm, 200 записей со смещением 13C со смещением более чем на 1.0 ppm и 137 записей со смещением на 15N смещением более чем 1,5 промилле. По данным этого исследования, 19,7% записей в BMRB имеют неверные ссылки. Очевидно, привязка к химическому сдвигу продолжает оставаться важной и пока еще нерешенной проблемой для сообщества биомолекулярных ЯМР. [5] [11]

Смотрите также

  • Химический сдвиг
  • Индекс случайной катушки
  • Индекс химического сдвига
  • ЯМР белков
  • RefDB (химия)
  • SHIFTCOR
  • База данных структуры белков
  • ЯМР
  • Спектроскопия ядерного магнитного резонанса
  • Спектроскопия ядерного магнитного резонанса белков
  • Протеин

использованная литература

  1. ^ Wishart, DS; Bigam CG; Яо Дж; Абильдгаард Ф; и другие. (1995). «Определение химического сдвига 1H, 13C и 15N в биомолекулярном ЯМР». Журнал биомолекулярного ЯМР . 6 (2): 135–40. DOI : 10.1007 / bf00211777 . PMID  8589602 .
  2. ^ а б в г д Чжан, Х; Нил С. и Уишарт Д.С. (март 2003 г.). «RefDB: база данных по химическим сдвигам белков с одинаковыми ссылками». J. Biomol. ЯМР . 25 (3): 173–195. DOI : 10,1023 / A: 1022836027055 . PMID 12652131 . 
  3. ^ a b c Wishart, DS; Дело DA (2001). Использование химических сдвигов в определении структуры макромолекул . Методы в энзимологии . 338 . С. 3–34. DOI : 10.1016 / s0076-6879 (02) 38214-4 . ISBN 9780121822392. PMID  11460554 .
  4. ^ а б в г Ван, Л; Маркли Дж. Л. (2009). «Эмпирическая корреляция между вторичными химическими сдвигами 15N и 13C в основной цепи протеина и ее применение для референции химического сдвига азота» . Журнал биомолекулярного ЯМР . 44 (2): 95–99. DOI : 10.1007 / s10858-009-9324-0 . PMC 2782637 . PMID 19436955 .  
  5. ↑ a b c d Wishart, DS (февраль 2011 г.). «Интерпретация данных химического сдвига белков». Прогресс в спектроскопии ядерного магнитного резонанса . 58 (1–2): 62–87. DOI : 10.1016 / j.pnmrs.2010.07.004 . PMID 21241884 . 
  6. ^ а б Гинзингер, SW; Герик Ф; Coles M; Хойн V (2007). «CheckShift: автоматическая коррекция несогласованного отсчета химического сдвига». Журнал биомолекулярного ЯМР . 39 (3): 223–227. DOI : 10.1007 / s10858-007-9191-5 . PMID 17899394 . 
  7. ^ a b c Ginzinger, SW; Skocibusić M; Хойн V (2009). «Улучшенный CheckShift: быстрая коррекция эталонного химического сдвига с высокой точностью». Журнал биомолекулярного ЯМР . 44 (4): 207–211. DOI : 10.1007 / s10858-009-9330-2 . PMID 19575298 . 
  8. ^ Мозли, штат Нью-Хэмпшир; Sahota G; Montelione TG (июль 2004 г.). «Программный пакет проверки назначения для оценки и представления данных назначения белкового резонанса». Журнал биомолекулярного ЯМР . 28 (4): 341–355. DOI : 10,1023 / Б: JNMR.0000015420.44364.06 . PMID 14872126 . 
  9. ^ a b Wang, L; Eghbalnia HR; Бахрами А; Маркли Дж. Л. (май 2005 г.). «Линейный анализ различий химического сдвига углерода-13 и его применение для обнаружения и исправления ошибок в реферировании и идентификации спиновых систем». Журнал биомолекулярного ЯМР . 32 (1): 13–22. DOI : 10.1007 / s10858-005-1717-0 . PMID 16041479 . 
  10. ^ a b Wang, Y; Уишарт Д.С. (2005). «Простой метод для корректировки назначений химического сдвига белков 13C и 15N с несогласованными ссылками». Журнал биомолекулярного ЯМР . 31 (2): 143–148. DOI : 10.1007 / s10858-004-7441-3 . PMID 15772753 . 
  11. ^ Б с д е е Wang, B; Ван И (2010). «Вероятностный подход для проверки назначений химического сдвига белка ЯМР». Журнал биомолекулярного ЯМР . 47 (2): 85–99. DOI : 10.1007 / s10858-010-9407-у . PMID 20446018 . 
  12. ^ Нил, S; Nip AM; Zhang H; Wishart DS (июль 2003 г.). «Быстрый и точный расчет химических сдвигов белков 1H, 13C и 15N». Журнал биомолекулярного ЯМР . 26 (3): 215–240. DOI : 10,1023 / A: 1023812930288 . PMID 12766419 . 
  13. ^ Макгаффин, LJ; Брайсон К; Джонс Д. Т. (2000). «Сервер предсказания структуры белка PSIPRED» . Биоинформатика . 16 (4): 404–405. DOI : 10.1093 / биоинформатики / 16.4.404 . PMID 10869041 . 

Общие ссылки

  • Wishart, DS; Сайкс Б.Д.; Ричардс FM (1992). «Индекс химического сдвига - быстрый и простой метод определения вторичной структуры белка с помощью ЯМР-спектроскопии». Биохимия . 31 (6): 1647–1651. CiteSeerX  10.1.1.539.2952 . DOI : 10.1021 / bi00121a010 . PMID  1737021 .
  • Wishart, DS; Сайкс Б. (1994). «Индекс химического сдвига C-13 - простой метод идентификации вторичной структуры белка с использованием данных химического сдвига C-13». Журнал биомолекулярного ЯМР . 4 (2): 171–180. DOI : 10.1007 / BF00175245 . PMID  8019132 .
  • Osapay, K; Дело DA (1994). «Анализ протонных химических сдвигов в регулярной вторичной структуре белков». Журнал биомолекулярного ЯМР . 4 (2): 215–230. DOI : 10.1007 / bf00175249 . PMID  8019135 .
  • Гроненборн, AM; Clore GM (1994). «Идентификация закрывающих боксов N-концевой спирали с помощью химических сдвигов 13C». Журнал биомолекулярного ЯМР . 4 (3): 455–458. DOI : 10.1007 / bf00179351 . PMID  8019146 .
  • Moseley, HN; Sahota G; Montelione GT (2004 г.). «Программный пакет проверки назначения для оценки и представления данных назначения белкового резонанса». Журнал биомолекулярного ЯМР . 28 (4): 341–355. DOI : 10,1023 / Б: JNMR.0000015420.44364.06 . PMID  14872126 .
Источник « https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Protein_chemical_shift_re-referencing&oldid=1032016577 »
Contribute a better translation