Análisis de un microinterruptor de proteínas por espectroscopia de diferencia FTIR

Espectroscopia diferencial

La espectroscopia de diferencia se utiliza, entre otras cosas, para aclarar los cambios más pequeños que se perderían en los espectros de moléculas grandes con muchos grupos funcionales. Esto se debe a que dichos espectros constan de un gran número de bandas que, además, a menudo se superponen. Sin embargo, si se modifica la estructura de dicha macromolécula y el espectro de IR después del cambio se resta del espectro antes del cambio, se puede obtener información muy detallada sobre los lugares en los que ha cambiado la molécula.

ejemplo

Si observamos el espectro de absorción de la rodopsina en estado oscuro ((Fig.1), verde), se puede ver claramente la absorción en las regiones amida-I y amida-II entre $1.700$ y$1.600{\text{cm}}^{-1}$ o entre $1.560$ y $1.520{\text{cm}}^{-1}$ o del solvente (agua) $1.643{\text{cm}}^{-1}$.

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Si la proteína se expone a la luz, el cromóforo 11-cis-Retinal, y posteriormente la conformación de la apoproteína cambia. A primera vista, el espectro de absorción de la muestra expuesta ((Fig.1), rojo - solo visible en la ampliación) no permite sacar ninguna conclusión sobre la conformación de la proteína modificada, ya que los cambios de absorción son tres órdenes de magnitud más pequeños que las bandas más intensas del espectro de absorción. Por lo tanto, es habitual restar ambos espectros entre sí, para calcular el llamado espectro de diferencia "fotoproducto menos estado oscuro" ((Fig. 1), azul). En la ampliación (Fig. 2) se pueden ver varias bandas de diferencia marcada que son causadas por las diferentes absorciones del estado inicial y final.

Para una mejor comprensión, el aminoácido Glu122 de Helix 3 debe examinarse más de cerca ((Fig. 3) y (Fig. 4)): Su cadena lateral carboxi está protonada en ambos estados y, por lo tanto, se absorbe en el área entre $1.800$ y $1.690{\text{cm}}^{-1}$. La posición exacta de las bandas resulta de la fuerza de la deslocalización del protón y, por lo tanto, difiere para las cadenas laterales carboxi no unidas y las que tienen enlaces de hidrógeno. La banda negativa en $1.727{\text{cm}}^{-1}$ está en el rango de dos enlaces de hidrógeno, mientras que la banda está en $1.745{\text{cm}}^{-1}$ sólo refleja tal vínculo (Fig. 2).

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