Forskjell mellom versjoner av «Avdekking av proteinstruktur»

Revisjonen fra 14. apr. 2009 kl. 12:23

(siden er under konstruksjon - om noen skulle lure på det)

Denne artikkelen er en del av litteraturprosjektet "Solving 3D structure of proteins, relation to nanotechnology" i emnet TFY4335 - Bionanovitenskap.

Introduksjon

bakgrunn, historie

Hva menes med proteinstruktur?

Strukturen til proteiner blir gjerne inndelt i primær-, sekundær-, tertiær- og kvartærstruktur. Dette svarer henholdsvis til proteinets aminosyresekvens, repetitive konformasjoner utgjort av proteinets ryggrad, proteinets tre-dimensjonale atomstruktur og individuelle peptidkjeders orientering i forhold til hverandre <ref name="proteinstruktur"> P. Y. Bruice
Essential Organic Chemistry, Pearson Education Inc. 2006, pp. 448-456.</ref>. I denne artikkelen fokuseres det på proteiners tre-dimensjonale atomstruktur, og avdekking av disse. Her vil derfor begrepet proteinstruktur bli brukt synonymt med en tre-dimensjonal atommodell av proteinet.

Allerede kjente strukturer - The Protein Databank (PDB)

Protein databanken er en internasjonal databank bygget opp av forskere fra hele verden. Databanken oppdateres kontinuerlig, og inneholder nå strukturelle data for over 56000 proteiner og andre makromolekyler<ref name="pdb"> pdb: informasjon om pdb og databank for molekylene. www.pdb.org</ref>. Alle som ønsker data har gratis tilgang til databanken, men man må ha programvare for å analysere dataene. Dataene ligger lagret som x-, y-, z-koordinater og annen relevant informasjon om de ulike atomene. Denne informasjonen kan for eksempel være konformasjoner for aminosyrene, eller hvilke molekyler de ulike atomene tilhører hvis strukturen består av flere molekyler. Ved hjelp av et dataprogram kan en dermed kikke nærmere ulike deler av strukturen en studerer og få en bedre forståelse av denne. Eksempler på dataprogram som kan lese filer fra PDB er StarBiochem <ref name="StarBiochem"> StarBiochem: applikasjon som viser molekyler fra PDB. http://web.mit.edu/star/biochem/</ref> og Jmol<ref name="jmol"> Jmol: et open-source Java program for kjemiske strukturer i 3D. http://www.jmol.org/ </ref>.

Strukturbestemmelsesmetoder

(hvilke er de mest brukte metoder)

(nevne kjapt metoder som ikke gjennomgås her)

Røntgenkrystallografi

Nukleær-magnetisk resonnans (NMR)

Nuclear Magnetic Resonance(NMR), eller kjernemagnetisk resonans, bygger på mye av det samme prinsippet som brukes i en MR (egentlig MRI(Magnetresonanstomografi))-undersøkelse.

Bakgrunn: Atomkjerner som har egenskapen spinn, har også et magnetisk moment. Hvis en atomkjerne med et magnetisk moment utsettes for et magnetfelt B, vil momentet rotere rundt retningen til magnetfeltets vertikalakse. Det magnetiske momentet vil da rotere med en bestemt frekvens, Larmor-frekvensen. Denne rotasjonsbevegelsen kalles presesjon. Larmor-frekvensen avhenger av styrken på magnetfeltet og det magnetiske momentet, og er gitt ved <ref name="larmor"> J.C. Edwards. "Principles of NMR"</ref>:

<math>\omega\_{0}</math>

	ωo = γBo

der B er den magnetiske feltstyrken og γ er magnetogyrisk ratio og sier noe om hvor sterk magnet kjernene er.

Dannelse av NMR-spekter

Under et NMR forsøk utsettes en kjerne for et magnetfelt og radiobølgestråling lik Larmorfrekvensen til kjernen. Hvis et magnetisk moment preseserer med samme frekvens som radiobølgene, vil det magnetiske momentet absorbere energi og endre energitilstand, slik at det dannes kjernemagnetisk resonans. Deretter fjernes strålingen og kjernen vil returnere til den opprinnelige energitilstanden. I denne prosessen emitteres det energi. NMR spekteret dannes på grunnlag av målinger av den emitterte energien og frekvensene hvor dette skjer. Hva kan man lese ut ifra et NMR-spekter? Ulike atomer i et molekyl resonerer med ulike frekvenser ved en gitt feltstyrke. I tillegg vil en variasjon i elektrondistribusjonen rundt et atom gi en variasjon i kjernens magnetiske resonans frekvens. Dette er fordi elektroner skjermer kjernen og dermed endrer det magnetiske feltet rundt atomkjernen. Atomer vil altså resonere med ulik frekvens avhengig av det kjemiske miljøet rundt atomet. Denne variasjonen i resonansfrekvenser for en bestemte atomkjerne forårsaket av ulike elektrondistribusjoner kalles kjemisk shift. En kan dermed få informasjon om en kjernes omgivelser type kjerner som omgir denne kjernen. Kjemisk skift blir gitt som et relativt mål i forhold til en referanse resonans frekvens. Forskjellen mellom frekvensen til signalet og referansesignalet deles på frekvensen til referansesignal for å gi kjemisk skift . Fordeler med NMR: • En behøver ikke lage krystaller, i motsetning til ved røntgenstråle- krystallografi. • NMR spektroskopi er ofte den eneste måten å lage høyoppløselige bilder av delvis eller hele ufoldede proteiner som mangler en karakteristisk 3D struktur.

Ulemper med NMR: • I motsetning til røntgenstråle krystallografi er NMR begrenset til små proteiner. • Hvis en kjerne ikke har spinn, vil den ikke skape et magnetisk moment. Dette gjelder for kjerner med både partall antall nøytroner og protoner, for eksempel karbon-12, som er den vanligste isotopene for karbon. Karbon-13 har derimot et spinn som kan brukes til å merke proteinet. Merkingen kan for eksempel gjøres ved produksjon av proteinet i et vekstmedium med mye karbon-13.

Relevans for nanoteknologi

Proteiners interaksjon med nanostrukturer

Proteinstrukturer som byggeblokker

Design av legemidler

Relevante sider

• zzz
• zzz

Lenker

• [zzz]

Kilder

<references/>