Protein kimyoviy siljishini qayta yo'naltirish - Protein chemical shift re-referencing

Oqsil kimyoviy siljish qayta murojaat qilish - tayinlangan NMR kimyoviy siljishlarini mos keladigan tarzda moslashtirishni tayinlashdan keyingi jarayon IUPAC va protein tarkibidagi BMRB standartlari kimyoviy smenaga havola. NMRda kimyoviy siljishlar odatda NMR namunasida eritilgan ichki standartga havola qilinadi. Ushbu ichki standartlarga quyidagilar kiradi tetrametilsilan (TMS), 4,4-dimetil-4-silapentan-1-sulfan kislotasi (DSS) va trimetilsilil propionat (TSP). Oqsil uchun NMR spektroskopiyasi tavsiya etilgan standart DSS pH o'zgarishiga befarq bo'lgan (TSP dan farqli o'laroq). Bundan tashqari, DSS 1H bilvosita mos yozuvlar uchun signal ishlatilishi mumkin 13C va oddiy nisbatni hisoblash yordamida 15N siljishlar [1]. Afsuski, ko'plab biomolekulyar NMR spektroskopiyasi laboratoriyalarda aniqlash uchun nostandart usullardan foydalaniladi 1H, 13C yoki 15N "nol-nuqta" kimyoviy siljish pozitsiya. Ushbu standartlashtirishning etishmasligi taqqoslashni qiyinlashtiradi kimyoviy siljishlar turli laboratoriyalar o'rtasida bir xil protein uchun. Bundan tashqari, foydalanishni qiyinlashtiradi kimyoviy siljishlar to'g'ri aniqlash yoki tayinlash ikkilamchi tuzilmalar yoki kimyoviy tuzilishini takomillashtirish orqali ularning 3D tuzilmalarini takomillashtirish. Kimyoviy smenani qayta yo'naltirish ushbu havoladagi xatolarni to'g'irlash va oqsilning hisobotini standartlashtirish vositasini taklif etadi kimyoviy siljishlar laboratoriyalar bo'ylab.

Biyomolekulyar NMRda NMR kimyoviy siljishini qayta yo'naltirishning ahamiyati

Noto'g'ri kimyoviy siljish havola qilish biomolekulyar NMRda ayniqsa dolzarb muammo hisoblanadi.[1] Taxminan 20% gacha 13C va 15N smenali topshiriqlarning 35% gacha noto'g'ri havola qilingan.[2][3][4] Tarkibida tarkibiy va dinamik ma'lumotlar mavjudligini hisobga olsak kimyoviy siljishlar ko'pincha juda nozik bo'lib, oqsil juda muhimdir kimyoviy siljishlar ushbu nozik farqlarni aniqlash uchun to'g'ri ma'lumotga murojaat qiling. Aslida, muammo kimyoviy siljish havola qilish kimyoviy siljishlar mutlaq chastota o'lchovlari emas, balki nisbiy chastota o'lchovlari ekanligidan kelib chiqadi. Bilan tarixiy muammolar tufayli kimyoviy siljish havola qilish, kimyoviy siljishlar ehtimol bu eng aniq o'lchovli, ammo eng kam aniq o'lchov qilingan parametrlardir NMR spektroskopiyasi.[5][3]

Protein kimyoviy siljishini qayta yo'naltirish dasturlari

Muammolarning kattaligi va jiddiyligi tufayli kimyoviy siljish biomolekulyar NMR-ga murojaat qilish, muammoni yumshatishga yordam beradigan bir qator kompyuter dasturlari ishlab chiqilgan (xulosa uchun 1-jadvalga qarang). Har tomonlama kurashish uchun birinchi dastur kimyoviy siljish biomolekulyar NMR-da noto'g'ri havola SHIFTCOR edi.[2]

Jadval 1. Xulosa va boshqalarni taqqoslash kimyoviy siljish qayta havola qilish va noto'g'ri tayinlashni aniqlash dasturlari.[5]

Dastur [Malumot]Shiftni qayta yo'naltirishni aniqlaydi yoki amalga oshiradiTopshiriqdagi qo'pol xatolarni aniqlaydiNozik topshiriqdagi xatolarni aniqlaydiTopshiriqdagi xatolarni havola qilingan xatolardan ajratib turadi3D tuzilishini talab qiladi
CheckShift [6][7]HaYo'qYo'qYo'qYo'q
AVS[8]Yo'qHaYo'qYo'qYo'q
YO'Q [4][9]HaBa'zanYo'qYo'qYo'q
PSSI [10]HaYo'qYo'qYo'qYo'q
SHIFTCOR [2]HaHaBa'zanHaHa
PANAV [11]HaHaHaHaYo'q

SHIFTCOR: tuzilishga asoslangan kimyoviy siljishni tuzatish dasturi

SHIFTCOR - bu avtomatlashtirilgan oqsil kimyoviy siljish prognoz qilingan NMR kimyoviy siljishini (oqsilning 3B tuzilishidan kelib chiqqan holda) taqqoslash va tuzatish uchun statistik usullardan foydalangan holda tuzatish dasturi, eksperimental ravishda o'lchangan kimyoviy siljishlar to'plamiga nisbatan. SHIFTCOR potentsial havola, tayinlash va aniqlash uchun aniq statistik yondashuvlardan va oldindan belgilangan chegara qiymatlaridan foydalanadi. tipografik xatolar. SHIFTCOR har bir kuzatilgan to'plamning o'rtacha qiymati o'rtasidagi farqni taqqoslash orqali potentsial kimyoviy siljish havolasi muammolarini aniqlaydi orqa miya (1Ha, 13Ca, 13Cβ, 13CO, 15N va 1HN) siljishlar va ularga tegishli taxmin qilingan kimyoviy siljishlar. Ushbu ikki o'rtacha qiymat o'rtasidagi farq yadroga xosdir kimyoviy siljish ofset yoki mos yozuvlar tuzatish (ya'ni biri uchun 1H, biri uchun 13C va 15N uchun bitta). Ba'zi bir haddan tashqari ko'rsatkichlar ushbu o'rtacha ofset qiymatlarini noo'rin tomonga bermasligini ta'minlash uchun, kuzatilgan siljishlarning o'rtacha qiymati faqatgina mumkin bo'lmagan noto'g'ri topshiriqlarni hisobga olmaganda yoki tipografik xatolar.[2]

SHIFTCOR chiqishi

SHIFTCOR ishlab chiqaradi va hisobot beradi kimyoviy siljish har bir yadro uchun ofset yoki farqlar. Natijalar quyidagilarni o'z ichiga oladi kimyoviy siljish tahlillar (shu jumladan mumkin bo'lmagan noto'g'ri topshiriqlar ro'yxati, havola qilingan taxminiy xatolar, hisoblangan hisobotdagi taxminiy xato (95% ishonch oralig'i), qo'llanilgan yoki tavsiya etilgan mos yozuvlar ofseti, korrelyatsiya koeffitsientlari, RMSD qiymatlari) va tuzatilgan BMRB formatlangan kimyoviy siljish fayl (tafsilotlar uchun 1-rasmga qarang).[2]

SHIFTCOR foydalanadi kimyoviy siljish hisoblash dasturi SHIFTX [12] tahlil qilinayotgan oqsilning 3D tuzilish koordinatalari asosida 1Ha, 13Ca, 15N siljishlarini taxmin qilish. Bashorat qilingan siljishlarni kuzatilgan siljishlar bilan taqqoslash orqali SHIFTCOR aniq aniqlashga qodir kimyoviy siljish mos yozuvlar ofsetlari, shuningdek noto'g'ri topshiriqlar. SHIFTCOR yondashuvining asosiy cheklovi shundaki, kimyoviy siljish mos yozuvlar ofsetlarini baholash uchun maqsadli oqsil uchun 3D strukturaning mavjud bo'lishi kerak. Sharti bilan; inobatga olgan holda kimyoviy siljish topshiriqlar odatda tuzilma aniqlanmasdan oldin amalga oshiriladi, tez orada tuzilishga bog'liq bo'lmagan yondashuvlarni ishlab chiqish zarurligi anglandi.[5]

Strukturadan mustaqil ravishda kimyoviy smenani tuzatish dasturlari

Hisob-kitoblardan foydalanadigan bir necha usullar ishlab chiqilgan (orqali 1H yoki 13C smenalar) yoki taxmin qilinayotgan (ketma-ketlik orqali) tahlil qilinadigan oqsilning ikkilamchi tuzilish tarkibi. Ushbu dasturlarga PSSI,[10] CheckShift,[6][7] LACS,[4][9] va PANAV.[11] Ikkala PANAV <[1] > va CheckShift <http://checkshift.services.came.sbg.ac.at/ > veb-server sifatida ham mavjud.

PSSI va PANAV dasturlari tomonidan aniqlangan ikkilamchi strukturadan foydalaniladi 1H o'zgarishi (deyarli hech qachon noto'g'ri havola qilinmagan) maqsadli oqsillarni sozlash uchun 13C va 1H hosil bo'lgan ikkilamchi tuzilishga mos keladigan 15N siljishlar. LACS ikkilamchi 13Ca siljishlariga yoki ikkilamchi 13Cβ siljishlariga nisbatan chizilgan ikkilamchi 13Ca va 13Cβ siljishlar orasidagi farqdan foydalanadi. LACS-ning so'nggi versiyasi 15N kimyoviy siljishni noto'g'ri yo'naltirishni aniqlash uchun moslashtirildi.[4] LACS ning ushbu yangi versiyasi avvalgi qoldiqning ikkilamchi 15N siljishlari va ikkilamchi 13Ca va 13Cβ siljishlari o'rtasidagi taniqli aloqadan foydalanadi.[3] LACS va PANAV / PSSI-dan farqli o'laroq, CheckShift PSIPRED kabi yuqori darajadagi ikkilamchi tuzilmani bashorat qilish dasturlaridan taxmin qilingan ikkinchi darajali tuzilmani ishlatadi. [13] iteratively rostlash uchun 13C va 15N kimyoviy siljishlar, shunda ularning ikkilamchi siljishlari bashorat qilingan ikkilamchi tuzilishga mos keladi. Ushbu dasturlarning barchasi BMRB tarkibida yotqizilgan noto'g'ri va to'g'ri yo'naltirilgan oqsil kimyoviy siljishlarini aniq aniqlash uchun ko'rsatilgan.[7][11] LACS ham, CheckShift ham har doim 13Ca va 13Cβ siljishlar uchun bir xil ofsetni bashorat qilish uchun dasturlashtirilganligini unutmang, PSSI va PANAV esa bu taxminni amalga oshirmaydilar. Odatda, PANAV va PSSI odatda kamroq tarqaladi (yoki) standart og'ish ) ushbu dasturlarning LACS yoki CheckShift-dan bir oz aniqroq ekanligini ko'rsatib, hisoblangan mos yozuvlar ofsetlarida. LACS ham, CheckShift ham juda katta (40 ppm dan yuqori) mos yozuvlar ofsetlariga ega bo'lgan oqsillarni boshqarolmaydi, PANAV va PSSI esa bunday anomal oqsillar bilan kurasha olmaydilar.[11]

Yaqinda o'tkazilgan bir tadqiqotda,[11] a kimyoviy siljish qayta havola qilish dasturi (PANAV) jami 2421 ta BMRB yozuvlari bo'yicha bajarilgan bo'lib, ular kimyoviy siljishlarni aniq kimyoviy tuzatishni amalga oshirish uchun tayinlangan kimyoviy siljishlarning (> 80%) etarli qismiga ega edi. Jami 243 ta yozuv 13Ca smenani 1,0 ppm dan ortiq, 13Cβ smenali ofsetni 1,0 ppm dan ortiq, 238 yozuvni, 1,3 ppm dan ortiq 13C 'smenali ofset va 137 ta yozuvni, 15N smenali 1,5 ppm dan ortiq. Ushbu tadqiqotdan BMRBdagi yozuvlarning 19,7% noto'g'ri havola qilingan ko'rinadi. Aftidan, kimyoviy siljish murojaat qilish biomolekulyar NMR hamjamiyati uchun muhim va hal qilinmagan muammo bo'lib qolmoqda.[5][11]

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ Vishart, DS; Bigam CG; Yao J; Abildgaard F; va boshq. (1995). "Biyomoleküler NMRda 1H, 13C va 15N kimyoviy siljish havolasi". Biomolekulyar NMR jurnali. 6 (2): 135–40. doi:10.1007 / bf00211777. PMID  8589602.
  2. ^ a b v d e Chjan, H; Neal, S. & Wishart, DS (2003 yil mart). "RefDB: Bir xil yo'naltirilgan oqsil kimyoviy siljishlar ma'lumotlar bazasi". J. Biomol. NMR. 25 (3): 173–195. doi:10.1023 / A: 1022836027055. PMID  12652131.
  3. ^ a b v Vishart, DS; Case DA (2001). Makromolekulyar strukturani aniqlashda kimyoviy siljishlardan foydalanish. Enzimologiyadagi usullar. 338. 3-34 betlar. doi:10.1016 / s0076-6879 (02) 38214-4. ISBN  9780121822392. PMID  11460554.
  4. ^ a b v d Vang, L; Markli JL (2009). "Protein magistrali 15N va 13C ikkilamchi kimyoviy siljishlar o'rtasidagi empirik korrelyatsiya va uni azotli kimyoviy smenaga qayta murojaat qilishda qo'llash". Biomolekulyar NMR jurnali. 44 (2): 95–99. doi:10.1007 / s10858-009-9324-0. PMC  2782637. PMID  19436955.
  5. ^ a b v d Wishart, DS (fevral 2011). "Protein kimyoviy siljish ma'lumotlarini talqin qilish". Yadro magnit-rezonans spektroskopiyasida taraqqiyot. 58 (1–2): 62–87. doi:10.1016 / j.pnmrs.2010.07.004. PMID  21241884.
  6. ^ a b Ginzinger, SW; Gerick F; Coles M; Heun V (2007). "CheckShift: mos kelmaydigan kimyoviy smenaga havolani avtomatik tuzatish". Biomolekulyar NMR jurnali. 39 (3): 223–227. doi:10.1007 / s10858-007-9191-5. PMID  17899394.
  7. ^ a b v Ginzinger, SW; Skocibusić M; Heun V (2009). "CheckShift yaxshilandi: yuqori aniqlikda tezkor smenali ma'lumotni tuzatish". Biomolekulyar NMR jurnali. 44 (4): 207–211. doi:10.1007 / s10858-009-9330-2. PMID  19575298.
  8. ^ Mozli, NH; Sahota G; Montelione TG (2004 yil iyul). "Protein rezonansini tayinlash ma'lumotlarini baholash va taqdim etish uchun dasturni tasdiqlovchi dasturiy ta'minot to'plami". Biomolekulyar NMR jurnali. 28 (4): 341–355. doi:10.1023 / B: JNMR.0000015420.44364.06. PMID  14872126.
  9. ^ a b Vang, L; Eghbalnia HR; Bahrami A; Markli JL (2005 yil may). "Uglerod-13 kimyoviy siljish farqlarini chiziqli tahlili va uni havola va spin tizimini identifikatsiyalashdagi xatolarni aniqlash va tuzatish uchun qo'llash". Biomolekulyar NMR jurnali. 32 (1): 13–22. doi:10.1007 / s10858-005-1717-0. PMID  16041479.
  10. ^ a b Vang, Y; Wishart DS (2005). "Oqsillarning bir-biriga mos kelmaydigan 13C va 15N kimyoviy siljishini tayinlashning oddiy usuli". Biomolekulyar NMR jurnali. 31 (2): 143–148. doi:10.1007 / s10858-004-7441-3. PMID  15772753.
  11. ^ a b v d e f Vang, B; Vang Y (2010). "Protein NMR kimyoviy siljish topshiriqlarini tasdiqlash uchun ehtimoliy yondashuv". Biomolekulyar NMR jurnali. 47 (2): 85–99. doi:10.1007 / s10858-010-9407-y. PMID  20446018.
  12. ^ Nil, S; Nip AM; Chjan H; Wishart DS (2003 yil iyul). "1H 13C va 15N oqsillarining kimyoviy siljishini tez va aniq hisoblash". Biomolekulyar NMR jurnali. 26 (3): 215–240. doi:10.1023 / A: 1023812930288. PMID  12766419.
  13. ^ Makguffin, LJ; Bryson K; Jons DT (2000). "PSIPRED oqsil tuzilishini bashorat qilish serveri". Bioinformatika. 16 (4): 404–405. doi:10.1093 / bioinformatika / 16.4.404. PMID  10869041.

Umumiy adabiyotlar

  • Vishart, DS; Sykes BD; Richards FM (1992). "Kimyoviy siljish ko'rsatkichi - NMR spektroskopiyasi orqali oqsilning ikkilamchi tuzilishini tayinlashning tezkor va sodda usuli". Biokimyo. 31 (6): 1647–1651. CiteSeerX  10.1.1.539.2952. doi:10.1021 / bi00121a010. PMID  1737021.
  • Vishart, DS; Sykes B (1994). "C-13 kimyoviy siljish ko'rsatkichi - C-13 kimyoviy siljish ma'lumotlari yordamida oqsilning ikkilamchi tuzilishini aniqlashning oddiy usuli". Biomolekulyar NMR jurnali. 4 (2): 171–180. doi:10.1007 / BF00175245. PMID  8019132.
  • Osapay, K; Case DA (1994). "Oqsillarning muntazam sekonder tuzilishidagi proton kimyoviy siljishlarini tahlil qilish". Biomolekulyar NMR jurnali. 4 (2): 215–230. doi:10.1007 / bf00175249. PMID  8019135.
  • Gronenborn, AM; Clore GM (1994). "13C kimyoviy siljishlar yordamida N-terminalli spiralni yopish qutilarini aniqlash". Biomolekulyar NMR jurnali. 4 (3): 455–458. doi:10.1007 / bf00179351. PMID  8019146.
  • Mozli, XN; Sahota G; Montelione GT (2004). "Protein rezonansini tayinlash ma'lumotlarini baholash va taqdim etish uchun dasturni tasdiqlash dasturiy to'plami". Biomolekulyar NMR jurnali. 28 (4): 341–355. doi:10.1023 / B: JNMR.0000015420.44364.06. PMID  14872126.