3870137278

62 Z GDANrEC

Na Rysunku 7 przedstawione są schematycznie przykłady par zasad, dla których do tej pory zaobserwowano obecność sprzężenia skalarnego poprzez wiązanie wodorowe.

7. RESZTKOWE SPRZĘŻENIA DIPOLOWE (RDC) W BADANIACH STRUKTURALNYCH KWASÓW NUKLEINOWYCH

Głównąniedoskonałościąbadań strukturalnych metodami spektroskopii NMR, które opierająsię na pomiarach efektu NOE i wielkości sprzężeń skalarnych jest to, że dane te dostarczająwięzów jedynie o zasięgu lokalnym. Zastosowanie wzbogacania izotopowego poprawiło znacznie dokładność lokalnych geometrii wyznaczanych struktur, jednakże nie miało znaczącego wpływu na otrzymywanąglobalnąstrukturę cząsteczki. W przypadku kwasów nukleinowych, których dwuniciowe regiony przyj-mujączęsto wydłużone kształty, na podstawie samej tylko analizy oddziaływań NOE i sprzężeń skalarnych trudno jest wyciągnąć informację np. o zagięciu helisy. Brak informacji o oddziaływaniach dalekiego zasięgu uniemożliwiatakże ustalenie wzajemnej orientacji odległych części cząsteczki.

Jednym z większych przełomów, jakie dokonały się w ciągu ostatnich lat w bio-molekulamej spektroskopii NMR jest rozwój metod pozwalających na obserwację oddziaływań anizotropowych w roztworze, poprzez umieszczenie biomolekuł w rozcieńczonych mediach ciekłokrystalicznych [49, 50]. W wyniku częściowego uporządkowania cząsteczek,~10"³ całej populacji, sprzężenia dipolowe nie uśredniająsię do zera co prowadzi do pojawienia się na ogół niewielkiego rozszczepienia sygnałów NMR. Szerokość linii NMR w mediach orientujących pozostaje praktycznie niezmienioną, gdyż warunki dobiera się w taki sposób, aby cząsteczka nadal ulegała szybkiej reorientacji w rozworze. Tjandra i Bax pokazali [50], że te resztkowe stałe sprzężenia dipolowego (RDC) stanowią fundamentalnie nowy rodzaj informacji strukturalnej. Efekty wzmocnienia NOE i wartości sprzężeń skalarnych dostarczają danych eksperymentalnych o zasięgu lokalnym, natomiast resztkowe sprzężenia dipolowe mogą być źródłem informacji kierunkowych zarówno lokalnych jak i dalekiego zasięgu. W efekcie, resztkowe sprzężenia dipolowe mogą być pomocne przy wyznaczaniu wzajemnej orientacji tych regionów cząsteczki, które znajdują się daleko od siebie lub, z uwagi na brak sygnałów NOE, są słabo zdefiniowane.

W ciągu ostatnich kilku lat nastąpił postęp zarówno w otrzymywaniu mediów do częściowego porządkowania biocząsteczek oraz metod obliczeniowych pozwalających na wykorzystanie informacji otrzymywanych ze sprzężeń dipolowych do wyznaczania struktur przestrzennych biomolekuł. Obecnie stosuje się różne typy mediów orientujących takie jak np. dyskoidalne bicele lipidowe [51 ], włókniste bakteriofagi Pfl i fd [52—54], fragmenty membran z Halobacterium salinarum [55, 56], a ostatnio także ściśnięty mechanicznie żel poliakryloamidowy [57, 58]. To, w jaki sposób cząsteczki uporządkowująsię w danym ośrodku — poprzez oddziaływania sferyczne czy/i elektrostatyczne — zależy od specyficznych oddziaływań pomiędzy daną cząsteczką a porządkującym ją medium. Dla kwasów nukleinowych najlep-