Применение кругового дихроизма для изучения структуры и функции белков

Круговой дихроизм (КД) основан на различии поглощения левополяризованного и правополяризованного по кругу излучения хромофорами, которые обладают собственной хиральностью или находятся в хиральном окружении. В белках есть несколько типов хромофоров, способных создавать сигналы КД. В дальней УФ-области спектра (240–180 нм), соответствующей поглощению пептидных связей, по спектру КД можно оценить долю регулярных элементов вторичной структуры, таких как α-спирали и β-слои. Спектр КД в ближней УФ-области (320–260 нм) отражает окружение боковых цепей ароматических аминокислот и тем самым даёт информацию о третичной структуре белка. Другие, небелковые хромофоры, например флавиновые и гемовые группы, также могут создавать сигналы КД, зависящие от конкретного окружения хромофора. Благодаря сравнительно небольшим затратам ресурсов КД широко применяют для изучения структуры белков, степени и скорости её изменений, а также связывания лигандов. В области дизайна белков с помощью КД оценивают структуру и стабильность сконструированных фрагментов белка. При изучении сворачивания белков КД широко используют для анализа пути сворачивания; этот метод особенно важен для характеристики промежуточных состояний типа расплавленной глобулы, которые могут участвовать в процессе сворачивания. КД также позволяет оценивать сохранность структуры мембранных белков при их выделении и характеристике. Взаимодействие между хромофорами может приводить к появлению характерных сигналов КД. Это наглядно демонстрирует светособирающий комплекс фотосинтезирующих бактерий: по его спектрам КД можно оценить степень перекрывания орбиталей между кольцами молекул бактериохлорофилла. Таким образом, КД — универсальный метод структурной биологии с постоянно расширяющимся кругом применений.