Theoretical calculations of acid-dissociation constants of proteins

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Abstract

The purpose of this review is to introduce several computational procedures for the determination of acid-dissociation constants (pKa) of titratable groups in proteins. Several concepts, such as continuum electrostatics and the exact meaning of intrinsic and apparent pKas, will be explained in some detail. Each of the methods will be judged on its merits, and some comparisons between the methods will be presented. While the emphasis of this review will be on theoretical formulations, the experimental determination by means of nuclear magnetic resonance will be briefly explained. The determination of individual pKa values by nuclear magnetic resonance in combination with computationally determined pKas can provide unique information about the pH-dependent properties of proteins and their complexes with peptides, DNA, and ligands.

Le but de cette revue est de présenter plusieurs méthodes assistées par ordinateur servant à déterminer les constantes de dissociation (pKa) de groupes acides titrables dans les protéines. Plusieurs concepts, dont l'électrostatique de continuum et la signification exacte des pKa intrinsèque et apparent, sont expliqués plus en détail. Chacune de ces méthodes est jugée selon ses mérites et les méthodes sont comparées. Bien que l'emphase de cette revue soit sur des calculs théoriques, la détermination expérimentale de pKa à l'aide de la résonance magnétique nucléaire est brièvement expliquée. La détermination des valeurs individuelles de pKa à l'aide de la résonance magnétique nucléaire, en association avec le calcul des pKa par ordinateur, peut fournir des informations uniques sur les propriétés des protéines et de leurs complexes avec l'ADN, un peptide ou un ligand en fonction du pH. [Traduit par la Rédaction]

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