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Zur Kinetik der Helix‐Coil‐Umwandlung von Polypeptiden in Lösung

1964; Volume: 68; Issue: 8-9 Linguagem: Alemão

10.1002/bbpc.19640680838

0005-9021

Gerhard Schwarz,

Monoclonal and Polyclonal Antibodies Research

Die Helix-Coil-Umwandlung von Polypeptiden ist ein kooperativer Prozeß. Zur Deutung der Kinetik dieses Vorganges müssen zwei wesentlich voneinander verschiedene Typen von Elementarschritten angenommen werden, nämlich: eine (schnelle) Strukturumwandlung an der Grenze zwischen intramolekularen Helix- und Coilbereichen (Wachstumsschritt) eine (langsame) Strukturumwandlung innerhalb der Helix- bzw. Coilbereiche (Keimbildungsschritt). Es ergibt sich dann für einen makroskopischen Relaxationsprozeß ein praktisch kontinuierliches Spektrum von Relaxationszeiten. Die genaue theoretische und experimentelle Bestimmung des Relaxationsspektrums stößt jedoch auf erhebliche Schwierigkeiten. Eine zweckmäßig definierte mittlere Relaxationszeit τ* kann dagegen verhältnismäßig leicht gemessen werden. Darüber hinaus läßt sie sich mittels eines einfachen Modells ausrechnen. Am Mittelpunkt der Umwandlung, d. h. bei gleichem Anteil von Helix und Coil, erhält man für τ* ein sehr steiles Maximum. Die maximale Relaxationszeit kann zu etwa 10−7 sec abgeschätzt werden. Mit den bisherigen experimentellen Befunden stehen die Ergebnisse der Rechnungen in gutem Einklang. The helix-coil-transition of polypeptides is a cooperative process. Two substantially different types of elementary steps have to be assumed for an interpretation of its kinetics, namely: a (fast) structural change at the junctions of intramolecular helix and coil regions (growth step) a (slow) structural change within the helix and coil regions, respectively (nucleation step). In this case a macroscopic relaxation process displays a virtually continuous spectrum of relaxation times. However, an exact theoretical or experimental determination of this relaxation spectrum encounters significant difficulties. On the other hand, an appropriately defined mean relaxation time, τ*, is shown to be a well measurable quantity. Moreover, it can be calculated theoretically using a simple model. One finds a very sharp maximum of τ* at the mid-point of the transition, where helix and coil are present in equal amount. The maximum value of the relaxation tune is estimated to be around 10−7 seconds. Some pertinent experimental evidence has already been obtained. It is fully consistent with the results of the theory.