Chemical Shift

1
Chemical Shift And its Use in Structure
Determination

• It has been know for a long while that
• The chemical shift is dependant on the secondary
  structure, and
• Homologous proteins have homologous shifts

2
(No Transcript)
3

• Wrc Wsec
• rc random coil shift
• sec secondary shift,
• Depends on
• conformation
• H-bond(s)
• Neighboring residue type
• etc

4
Secondary shifts for a-helix and b-sheet
5
(No Transcript)
6
Available proteins Alpha-lytic protease BPTI Calbi
ndin Calmodulin
Calmodulin//M13 Cutinase Cyclophyllin Cyanivirin-N
Dehydrase
MBP HIV protease Human carbonic anhydrase Human
thioredoxin red.
Serine Protease PB92 Staph nuclease Ubiquitin
III-glc Interleukin 1a Metallo-lactamase Profilin
7
Residue  A  R  D  N  C  Q  E  G  H  I  L  K  M 
F  P  S  T  W  Y  V  A 0  1  1  1  1  1 
1  2  1  2  1  1  1  2  3  1  2  2  2  2 R
1  0  1  1  1  1  1  2  1  2  1  0 1 1  3  1 
2  1  1  2 D 1  1  0  0  1  1  1  2  1 
2  1  1  1  1  3  1  2  1  1  2 N 1  1 
0  0  1  1  1  2  1  2  1  1  1  1  3  1  2  1 
1  2 C 1  1  1  1  0  1  1  2  1  2  1 
1  1  1  3  1  2  1  1  2 Q 1  1  1  1 
1  0  1  2  1  2  1  1  1  1  3  1  2  1  1  2
E 1  1  1  1  1  1  0  2  1  2  2  2  1  1 
3  1  2  1  1  2 G 2  2  2  2  2  2  2 
0  3  3  3  3  3  3  3  3  3  3  3  3 H
1  1  1  1  1  1  1  3  0  2  1  2  2  1  3  2 2
1  1  2 I 2  2  2  2  2  2  2  3  2  0 
1  2  2  2  3  2  1  2  2  0 L 1  1  1 
1  1  1  2  3  1  1  0  1  1  1  3  2  2  1  1  2
K 1  0  1  1  1  1  2  3  2  2  1  0  1 
2  3  1  2  2  2  2 M 1  1  1  1  1  1 
1  3  2  2 1  1  0  2  3  1  2  2  2  2 F
2  1  1  1  1  1  1  3  1  2  1  2  2  0  3  2 
2  0  0  1 P 3  3  3  3  3  3  3  3  3 
3  3  3  3  3  0  3  3  3  3  3 S 1  1 
1  1  1  1  1  3  2  2  2  1  1  2  3  0  1  2 
2  2 T 2  2  2  2  2  2  2  3  2  1  2 
2  2  2  3  1  0  1  1  1 W 2  1  1  1 
1  1  1  3  1  2  1  2  2  0  3  2  1  0  0  1
Y 2  1  1  1  1  1  1  3  1  2  1  2  2  0 
3  2  1  0  0  1 V 2  2  2  2  2  2  2 
3  2  0  2  2  2  1 3  2  1  1  1  0
8
(No Transcript)
9
Agreement between measured and predicted shifts
Ubiquitin
10
Limitation Size of the Database 20.pbd
files Solution The Database can be
extrapolated By constructing Surfaces that
describe the (f,y) Dependance of the Secondary
Shift Shifts can be simulated for arbitrary .pdb
files .pdb database can be mined for fragments of
arbitrary length Inverse Talos
11
(No Transcript)
12
(No Transcript)
13
(No Transcript)
14
(No Transcript)
15
Problems When Shifts do not depend on backbone
conformation (Cofactors, Metal Centers, Hyperfine
Shifts, H-bonds) Gly surfaces have two-fold
symmetry (potential source of errors) No long
range information Only secondary structure
information, Tertiary structure requires
additional constraints NOE at the interfaces,
RDC, etc Can be combined with methods of
Bioinformatics, Sequence alignment, Structure
prediction,
16
Gb3 protein 56 aa
17
CS homology
CS homology model
1gb3.pdb
18
LIM2