導讀
蛋白質是一類與生命相關的生物大分子，其許多特定的生理或藥理活性在很大程度上和構象有關，蛋白質二級結構的基本類型有 α-螺旋、β-折疊、β-轉角、Ω環和無規卷曲。蛋白質的結構與功能的關系對于生物學、醫學和藥學都具有非常重要的意義，蛋白質構象改變可引起疾病，如朊蛋白的二級結構α-螺旋變為β-折疊就會導致瘋牛病。蛋白質中各種類型的二級結構并不是均勻地分布在蛋白質中，不同蛋白質中β-折疊和β-轉角的數量也有很大的變化。二級結構是通過骨架上的羰基和酰胺基團之間形成的氫鍵維持的，氫鍵是穩定二級結構的主要作用力。
蛋白質結構常見分析方法比較
注：CDE（CENTER FOR DRUG EVALUATION）即藥品審評中心
下面小編帶您一起了解，紅外光譜法分析牛血清白蛋白二級結構的案例。
島津方案
l 分析利器
島津傅立葉變換紅外光譜儀IRXross
MicromATR測定裝置
l 特點介紹
l 分析流程圖
l 方法學結果
牛血清白蛋白紅外測試
與二級結構相關的紅外吸收在多個吸收重疊的狀態下，在1650 cm-1附近作為一個寬譜峰出現，該譜峰被稱為“酰胺Ⅰ帶”，是源于肽鍵C＝O基的伸縮振動，對于研究二級結構很有價值。使用紅外和ATR附件分別對牛血清白蛋白和水進行紅外測試，并通過軟件計算得到差譜，見圖1。
圖1. 牛血清白蛋白、H2O的紅外光譜及差譜譜圖
二階導數光譜
在進行分峰時，需要提前設置吸收帶的峰形、峰個數等的初始值，使用二階導數確定峰的個數。用圖2所示的二階導數光譜中計算了1700~1480 cm-1范圍內峰的波數和個數。
圖 2. 牛血清白蛋白的二階導數光譜
分峰擬合
基于二階導數光譜信息，對圖1的差譜在1760~1480 cm-1范圍內進行分峰擬合，圖3顯示了曲線分峰之前的紅外光譜、通過曲線擬合確定的各個峰以及從各個峰合成的光譜。如果曲線擬合精度良好，則測量光譜和合成光譜應匹配良好。
圖3. 通過分峰得到的各峰值和合成光譜
蛋白質的二級結構分析
對構成酰胺Ⅰ帶的1700~1600 cm-1附近的波形進行峰值檢測，求得譜峰波數和校正面積。其結果如表1所示。對各峰進行二級結構分配，求得二級結構的比例。通過上述操作，求得α-螺旋、β-折疊、β-轉角、無規卷曲的比例分別為23.30%、37.13%、27.56%和12.00%。
表1. 分峰峰值分析
結語
每種氨基酸殘基都是發色團, 它適用于不同狀態、不同濃度及不同環境中蛋白質和多肽的測定，紅外光譜各種實驗技術的發展, 為研究蛋白質及多肽的結構與功能的關系提供了有力手段。紅外光譜法對牛血清白蛋白進行分析，通過酰胺Ⅰ帶進行分峰，可以方便解析水溶液中蛋白質的二級結構，對蛋白質結構研究提供依據。
本文源于：S. Iwasaki, R. Fuji（島津制作所全球應用技術開發中心），使用FTIR分峰法對牛血清白蛋白進行二級結構分析。
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