Изоморфная замена

Изоморфное замещение (ИЗ) исторически является наиболее распространенным подходом к решению фазовой проблемы в рентгеновских кристаллографических исследованиях белков . Для кристаллов белка этот метод проводится путем пропитки кристалла анализируемого образца раствором тяжелого атома или совместной кристаллизации с тяжелым атомом. Добавление тяжелого атома (или иона) в структуру не должно влиять на образование кристаллов или размеры элементарной ячейки по сравнению с его естественной формой, следовательно, они должны быть изоморфными .

Сначала собираются наборы данных по нативному и производному тяжелого атома образца. Тогда интерпретация разностной карты Паттерсона показывает расположение тяжелого атома в элементарной ячейке. Это позволяет как амплитуду , так и фазу определить вклада тяжелых атомов. Поскольку структурный фактор производной тяжелого атома ( F _ph ) кристалла представляет собой векторную сумму неподеленного тяжелого атома ( F _h ) и собственного кристалла ( F _p ), то фаза собственных векторов F _p и F _ph может решить геометрически.

$\mathbf {F} _{ph}=\mathbf {F} _{p}+\mathbf {F} _{h}$

Наиболее распространенной формой является множественная изоморфная замена (MIR), при которой используются как минимум два изоморфных производных. Одиночная изоморфная замена возможна, но дает неоднозначный результат с двумя возможными фазами; модификация плотности Для устранения неоднозначности требуется . Существуют также формы, которые также учитывают аномальное рассеяние рентгеновских лучей пропитанными тяжелыми атомами, называемые MIRAS и SIRAS соответственно.

Развитие

изоморфная замена (

Ранние демонстрации изоморфного замещения в кристаллографии исходят от Джеймса М. Корка , Джон Монтит Робертсон , и другие. Первая демонстрация изоморфного замещения в кристаллографии произошла в 1927 году, когда была опубликована статья, в которой сообщалось о рентгеновских кристаллических структурах ряда соединений алюминия из Корка. Исследованные соединения алюминия имели общую формулу A ^. Б ^. (SO ₄ ) ₂ ^. 12H ₂ O, где А – ион одновалентного металла ( NH4 ⁺ , К ⁺ , руб. ⁺ , Кс ⁺ , или Тл ⁺ ), B представлял собой трехвалентный ион металла ( Al ³⁺ , Кр ³⁺ , или Fe ³⁺ ), а S обычно представляла собой серу, но также могла быть селеном или теллуром . Поскольку кристаллы квасцов были в значительной степени изоморфными при замене тяжелых атомов, их можно было поэтапно заменить путем изоморфного замещения. Анализ Фурье был использован для определения положений тяжелых атомов.

Первая демонстрация изоморфного замещения в кристаллографии белков была в 1954 году в статье Дэвида Грина , Вернона Ингрэма и Макса Перуца .

Примеры

Некоторые примеры тяжелых атомов, используемых в белке MIR:

• ртуть ²⁺ ионы связываются с тиоловыми группами.
• уранила Соли ( UO ₂ + NO ₃ ) связываются между карбоксильными группами в Asp и Glu.
• Свинец связывается с остатками Cys.
• PtCl ₄ ²⁻ ( ион ) привязать к Его

См. также

Аномальная дифракция

• Многоволновая аномальная дифракция (MAD)
• Одноволновая аномальная дифракция (SAD)

Другое

• Карта Паттерсона

Ссылки

Дальнейшее чтение

• де ла Фортель Э., Бриконь Дж. (1997). «Уточнение параметров тяжелого атома максимального правдоподобия для методов множественного изоморфного замещения и многоволновой аномальной дифракции» . Макромолекулярная кристаллография . Часть А. Методы энзимологии. Том. 276. С. 472–494 . дои : 10.1016/S0076-6879(97)76073-7 . ISBN  978-0-12-182177-7 . ПМИД   27799110 .
• Белла Дж., Россманн М.Г. (1998). «Общий алгоритм фазирования для нескольких данных MAD и MIR». Акта Кристаллогр. Д. ​ 54 (2): 159–174. Бибкод : 1998AcCrD..54..159B . дои : 10.1107/s0907444997010469 . ПМИД   9761882 .

Внешние ссылки

• определение фазы — учебное пособие с иллюстрациями и ссылками.

Компьютерные программы

• SOLVE (теперь объединена с PHENIX) – Тервиллигер, Т.С. и Дж. Берендзен. (1999) «Автоматизированное решение структуры MAD и MIR». Acta Crystallographica D55, 849-861.