ハイパーラマン分光法によるタンパク質二次構造研究の新展開

超拉曼光谱研究蛋白质二级结构的新进展

基本信息

批准号：
21K04975
负责人：
奥野将成
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

当初の計画通りモデルペプチド水溶液を用いて、ハイパーラマン（HR）分光法による二次構造の判別可能性について研究を行った。水溶液のpHおよび温度を制御することにより、ペプチドの二次構造をα-ヘリックス、β-シート、ランダムコイルに調整したポリ-L-リシン（PLL）およびポリ-L-グルタミン酸（PLGA）を測定し、HR分光法により二次構造の判別が可能であるという結論を得ることができた。HRスペクトルにおいて、アミドI、II、III、およびCαH変角振動のピーク位置およびバンド幅が二次構造により異なることを初めて見出した。得られたHRスペクトルを可視励起ラマンスペクトルおよび既報の紫外共鳴ラマンスペクトル、既報の赤外吸収スペクトルと比較し、HRスペクトルの特徴を抽出した。本研究で使用した515 nm励起HR分光では、紫外共鳴ラマンスペクトルと似通ったスペクトルパターンが得られた。これは、HR信号においてアミド結合のπ-π*遷移への二光子共鳴効果が支配的であることを意味している。一方、赤外・可視励起ラマンスペクトルとは全く異なった信号パターンを示し、HR分光法がこれらの分光法と相補的な手法として利用できることを示唆している。さらに、アミドIバンドのピーク位置が赤外・ラマンスペクトルにおけるピーク位置よりも優位に高波数に観測されることを発見した。これは、おおきな双極子モーメントを持つアミドIバンドにおけるノンコインシデンス効果の結果であると解釈を行った。この結果はHR分光法では赤外・ラマン分光法とは異なるスペクトル情報を得られることを意味している。

如最初计划的，该研究是针对使用水性模型肽溶液对高拉曼（HR）光谱法对二级结构的可区分性进行的。通过控制水溶液的pH和温度，可以测量多l-赖氨酸（PLL）和聚-L-谷氨酸（PLGA）的pH和温度，并具有调整为α-螺旋，β-折叠和随机盘的肽的二级结构，并得出结论，可以通过HR光谱确定二级结构。首次发现酰胺I，II，III和CαH的峰位置和带宽扭曲的振荡因HR光谱中的二级结构而异。将获得的HR光谱与可见的激发拉曼光谱，紫外线共振拉曼光谱和先前报道的红外吸收光谱进行了比较，并提取了HR光谱的特性。这项研究中使用的515 nm激发HR光谱的HR光谱产生了类似于紫外线谐振拉曼光谱的光谱模式。这意味着在HR信号中，两光子共振对酰胺键的π-π*过渡的效果是主要的。另一方面，信号模式与红外和可见的激发拉曼光谱完全不同，这表明HR光谱可以用作这些光谱法的补充技术。此外，我们发现在较高的波数中观察到酰胺I带的峰位置，主要是在红外拉曼光谱中的峰位置上。这被解释为具有较大偶极矩的酰胺I带中的非发生效应的结果。该结果意味着与红外/拉曼光谱相比，HR光谱可以获得不同的光谱信息。