Comparison of protein secondary structure in solution and in crystals

Institut de recherche en biologie moléculaire (C.N.R.S.), Faculté des Sciences Paris VII, tour 43, 2 Place Jussieu 75221 Paris Cedex 05 ( France).

Abstract

A new approach is presented to estimate secondary structures in globular proteins in solution from vacuum ultraviolet circular dichroism.

Two new important Improvements are introduced compared to previous methods. Circular dichroism measurements are extended to vacuum ultraviolet down to 165 nm, the limit imposed by water transmittance. The second improvement concerns the contribution of reverse turns (β-turns) to the secondary structure and the addition of new reference spectra.

Estimates of secondary structures from analyses of circular dichroism spectra in solution of the different classes of proteins are in close agreement with X-ray diffraction of the crystals. However for Rubredoxin, a small molecular weight protein (6000 Daltons), a conformational change in secondary structure is found to occur in going from cristalline state to aqueous solution.

Résumé

Nous présentons une nouvelle approche pour l'estimation de la structure secondaire des protéines globulaires en solution par le Dichroïsme circulaire dans l'U.V. sous vide.

Nous introduisons deux améliorations fondamentales par rapport aux méthodes précédentes. Les mesures du D.C. sont effectuées dans une région spectrale étendue à l'ultraviolet sous vide jusqu'à 165 nm, limite fixée par la transmission de l'eau. La seconde amélioration concerne la considération de la contribution à la structure secondaire des repliements (ß (ß-turns) et l’Introduction de nouveaux spectres de référence.

Les estimations de la structure secondaire obtenues par l'analyse des spectres D.C. des différentes classes de protéines en solution sont en accord très satisfaisant avec ceux de la diffraction des rayons-X sur des cristaux. Cependant, dans le cas de la Rubredoxine, protéine de faible masse moléculaire (6000 daltons), il apparaît qu'un changement de structure secondaire est associé au changement de l'état cristallin à l'état en solution aqueuse.