Study of protein structure and dynamics by means of optical spectroscopy

Abstract

Název: Studium struktury a dynamiky proteinů pomocí optické spektroskopie Autor: Tomáš Pazderka Ústav: Fyzikální ústav UK Vedoucí doktorské práce: RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D., Fyzikální ústav UK Abstrakt: Cílem práce je zdokonalit experimentální techniky vibrační spektrosko- pie (především vibrační optické aktivity - VOA) a metodiky pro zpracování dat, vedoucí k lepšímu pochopení struktury a dynamiky proteinů. Byla vypracována metodika pro intenzitní kalibraci spekter Ramanovy optické aktivity. Užitečnost metody byla demonstrována na ROA spektrech změřených na různých přístrojích a/nebo za použití více přístrojových konfigurací. Modifikací konvenčního přístro- je pro měření spekter vibračního cirkulárního dichroismu (VCD) byl sestaven spektrometr umožňující mikroskopická měření VCD spekter s prostorovým roz- lišením 1 mm. S využitím této techniky byly nalezeny prostorové nehomogenity ve vzorku proteinových fibril. Pomocí metod optické spektroskopie byly zkou- mány modelové molekuly pro neplanaritu amidové vazby a byly identifikovány klíčové spektrální znaky pro určování neplanarity amidové vazby a její absolut- ní konfigurace. Byla změřena úplná sada Ramanových spekter proteinogenních aminokyselin. Byly identifikovány a následně diskutovány závislosti spekter na koncentraci a formě vzorku. Rozhodovací...

Title: Study of protein structure and dynamics by means of optical spectroscopy Author: Tomáš Pazderka Institute: Institute of Physics of Charles University Supervisor: RNDr. Vladimír Kopecký, Ph.D., Institute of Physics of Charles University Abstract: The aim of this thesis is to improve understanding of protein structure and dynamics and extend experimental setup and data processing for such stud- ies. We focus on the extension of experimental feasability of vibrational optical activity (VOA). We have demonstrated a usability of intensity calibration in the field of Raman optical activity. Advantages for measurements on multiple instru- ments and/or using different configurations have been shown. A new instrumental setup has been developed for microsampling measurements of vibrational circular dichroism spectra with a spatial resolution of 1 mm. Using this technique, spatial inhomogeneities in a sample of protein fibrils have been observed. Model com- pounds for amide nonplanarity have been investigated utilizing several methods of optical spectroscopy and key spectral features for determination of amide non- planarity and the absolute configuration have been identified. A comprehensive set of Raman spectra of proteinogenic amino acids has been measured. Sample concentration dependencies and consequent...