Биофизическая химия. Том 2 - Кантон Ч.
Скачать (прямая ссылка):
прекрасным приближением. Наибольшие значения I IFPHI - IFp 11 будут
стремиться к тем, которые получаются при параллельных FpH и Fp. Таким
образом (что очень удобно), наибольшие члены, входящие в уравнение
(13.104), будут, вероятнее всего, давать хорошие оценки IFHI. Включая в
(13.105) только наибольшие члены, часто удается создать улучшенную
тяжелоатомную разностную паттерсоновскую карту. Зная векторы, связывающие
тяжелые атомы, можно с помощью методов, описанных в Дополнении 13.6,
попытаться найти действительные положения тяжелых атомов.
Для того чтобы уравнение (13.104) было действительно полезным,
необходимо, чтобы присутствие тяжелого атома в изоморфном производном
приводило к таким изменениям интенсивности рассеяния, которые позволяют
измерить разность между I FpHl и I Fp I. К примеру, один атом ртути с 80
электронами даст среднее различие между I Fpl и I FphIb 30% для белка с
мол. массой 40 000. Этого более чем достаточно для построения разностной
паттерсоновской карты.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЦЕНТРОСИММЕТРИЧНЫХ ПРОЕКЦИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ
ТЯЖЕЛЫХ АТОМОВ
Кристалл биологического вещества не может иметь центра симметрии,
поскольку молекулы содержат асимметричные углеродные атомы. Однако часто
можно найти центросимметричную проекцию (см. Дополнение 13.5). Например,
если структура обладает поворотной или винтовой осью второго порядка, то
проекция на плоскость, перпендикулярную этой оси, будет иметь центр
симметрии. Для этой двумерной проекции фазы структурных факторов должны
равняться либо 0, либо ж, и, значит, все структурные
25-84
386
ГЛАВА 13
Измеряемое изменение Знаки амплитуды
Структурные факторы ГР F" ДF = |FPH| - ]ГР|
РИС. 13.35. Структурные факторы для центросимметричной проекции. С
помощью соответствующих векторов показаны все возможные комбинации
структурных факторов исходного кристалла (индекс Р), тяжелого атома
(индекс Н) и изоморфного производного (индекс PH). Вектору, направленному
слева направо, приписан положительный знак (нулевой фазовый угол).
факторы - либо параллельные, либо антипараллельные векторы. Это
существенно упрощает использование уравнения (13.102).
Для центросимметричной проекции структурные факторы исходного кристалла,
тяжелоатомного изоморфного производного, а также тяжелых атомов должны
быть связаны друг с другом одним из способов, показанных иа рис. 13.35.
Если FpH и Fp имеют одинаковое направление, то, очевидно, IFHI = I IFPHI
- I Fp I I, что позволяет непосредственно вычислить IFHI из
экспериментальных данных. Только при условии, что IFHI намного больше
IFpl, возможны случаи, когда уравнение (13.104) становится неверным. Эти
случаи, которые называют перекрестами, очень редки и не снижают в
заметной мере значения большинства тяжелоатомных изоморфных разностных
паттерсоновских проекций.
На рис. 13.36 приведен пример трех разностных паттерсоновских проекций
для тяжелоатомных производных цитохрома с. Они были получены с помощью
уравнения (13.105). Две относительно простые карты (рис. 13.36,.<4, Б)
относятся к Pt- и Hg-производным. Более сложная карта (рис. 13.36,В) была
получена для кристалла, куда были введены оба этих металла одновременно.
На этой карте есть как векторы Hg-Pt, так и векторы Hg-Hg и Pt-Pt. С
помощью этих карт можно оценить координаты и Pt, и Hg (см. Дополнение
13.6).
Ниже мы покажем, как в некоторых случаях положения тяжелых атомов,
найденные по разностной паттерсоновской карте, прямо используются для
определения фаз белка. В большинстве же случаев эти положения должны быть
вначале уточнены. (Методы уточнения рассматриваются ниже.)
РЕНТГЕНОВСКАЯ КРИСТАЛЛОГРАФИЯ
387
X
РИС. 13.36. Разностные паттерсоновские карты, рассчитанные для проекции
кристаллов цитохрома с на плоскость хг - у. Начало координат находится в
верхнем левом углу каждой карты. Все карты нарисованы в одном масштабе;
интервалы между контурами указаны в нижних правых углах, высота пика в
начале координат - в верхних левых углах. Нулевые контуры показаны
пунктиром. Указаны координаты х и у, они изменяются лишь от 0 до половины
соответствующего размера элементарной ячейки. Паттерсоновские пики с
единичным весом обозначены х , с двойным весом - А. Платиновое
производное. Б. Ртутное производное. В. Производное, содержащее оба
металла; векторы Pt - Hg обозначены #. [Dickerson R.E. et al., J. Mol.
Biol., 29, 77 (1967).]
Дополнение 13.6 ПРИМЕР ИНТЕРПРЕТАЦИИ РАЗНОСТНОЙ ПАТТЕРСОНОВСКОЙ ПРОЕКЦИИ
Разностная паттерсоновская карта, показанная иа рис. 13.36, А, была
рассчитана для проекции на плоскость, перпендикулярную оси с
тетрагонального кристалла цитохрома с (а = Ь = 58,45 А;
25*
388
ГЛАВА 13
с = 42,34 А):
00 ОС
ДР(х,у) = (М) I I [\FPH(h,k,0)\ - \FP{h,kA))\Ye-2^h'+k>'
h = - ос' к - - аз
где I Грн I и l^pl - квадратные корни из измеренных интенсивностей
рассеяния для тяжелоатомного изоморфного платинового производного и для
исходного кристалла соответственно. Таким образом, ЛР(х, у) можно
