红外光谱分析蛋白质的二级结构.PDF

红外光谱分析蛋白质的二级结构 丁丽萍 刘美蓉 （分析测试中心光谱组 Tel: 010 Email: npns@iccas.ac.cn） ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 红外光谱是测定蛋白质二级结构相对含量的重要手段之一。蛋白质在红外光 谱中有很多特征吸收带,其中酰胺 I 带(1600-1700cm-1),包含了蛋白质丰富的二级 结构信息，如α螺旋、β折叠、β转角、无规则卷曲结构等，因此酰胺I 带常用 来解析蛋白质的二级结构。为了准确地定量分析蛋白质的二级结构，需要对红外 光谱进行处理，采用基线校正，Gaussian 去卷积，二阶导数拟合，然后根据峰面 积计算各二级结构的比率。 蛋白质分子红外光谱的另一个区域——酰胺III 带（1220-1330cm-1 ），可以区 分蛋白质二级结构中的α螺旋与无规则卷曲两种结构，是酰胺I 带分析的补充； 但其光谱强度较酰胺I 带弱很多。酰胺I 带和酰胺III 带峰位对应蛋白质二级结构 的归属见表1。 表1、酰胺I 带和酰胺III 带峰位对应蛋白质二级结构 二级结构 酰胺I 带波数/cm-1 酰胺III 带/cm-1 α螺旋 1646-1661 1295-1330 β折叠 1615-1637 1220-1250 β转角 1665、1670、1675、1683、1688、1694 1270-1295 无规则卷曲 1637-1648 1250-1270 有时不确定 1670-1695 下面以牛血清蛋白（简称BSA）的红外光谱为例，进行具体说明。由红外软 件OPUS 对红外光谱进行基线校正、Gaussian 去卷积、二阶导数处理。二阶导数 谱中y 的极小值为原红外吸收谱中吸收峰尖的中心位置，y 的极大值为原红外吸 收谱中峰谷的中心位置，具体步骤参见《分析测试中心通讯》第一期的 《红外光 谱数据处理——导数光谱》。再通过Origin 软件进行分峰拟合，选用高斯模型， 从而得到各子峰的面积。 在BSA 的红外数据中（见图1-a ），1654cm-1 归属于酰胺I 带1600-1700cm-1 ， 1242cm-1 和1305cm-1 归属于酰胺III 带1220-1330cm-1 （见图1-b）。通过对BSA 红 外数据的二阶导数分析（见图2 ）可知，在1220-1330cm-1 区域不仅有2 个吸收 峰还有1 个红外吸收峰，其中心位置为1239cm-1 、1270cm-1 、1303cm-1 。同样在 1600-1700cm-1 区域的1654cm-1 红外吸收峰由3 个吸收峰组成，其中心位置分别 -1 -1 -1 为1633cm 、1660cm 、1694cm 。 wavenumber （cm-1 ） （a ） 酰胺 I 带 酰胺 III 带 wavenumber （cm-1 ） （b） 图1、BSA 的红外光谱（溴化钾压片、BRUKER-TENSOR 27 、分辨率为4 cm-1 、扫