Представлен новый статистический анализ спектров ДЭЯР (ENDOR)
Статистическое моделирование экспериментальных данных приобретает все большее значение в биологической науке в связи с наличием больших массивов данных. В своей недавней работе ученые представили статистический анализ спектров двойного электронно-ядерного резонанса ДЭЯР (ENDOR), метода, который предоставляет информацию об ангстреме в нанометровом масштабе вокруг парамагнитных центров в белках. Двойной электронно-ядерный резонанс измеряет сверхтонкое взаимодействие магнитных ядер с парамагнитными центрами и, следовательно, является мощным инструментом для спектроскопических исследований, простирающихся от биофизики до материаловедения.
Статистический анализ спектров/сигналов ДЭЯР долгое время был мало изучен, возможно, из-за высокой частоты систематических ошибок, которые трудно моделировать. В своем вкладе ученые стремятся к статистической модели, которая не зависит от каких-либо конкретных предположений относительно интересующих функций, в частности от тех, которые трудно проверить. Следовательно, новая статистическая модель может быть обобщена на другие биофизические эксперименты. В частности, статистический подход включает тщательную статистическую проверку предположений о распределении и, таким образом, закладывает прочную основу для проверки статистических гипотез.
Прогресс в области СВЧ-технологий и недавнее появление коммерческих спектрометров от электронного парамагнитного резонанса до электронной ларморовой частоты 263 ГГц, которые позволяют обеспечить долгосрочную стабильность сигнала и, таким образом, накопление больших наборов данных, теперь открывают возможность для более количественного спектрального анализа. В этом контексте разработка статистических методов, которые отделяют сигналы от шума и систематической ошибки без необходимости полагаться на какие-либо предположения относительно спектра и которые сообщают оценки неопределенности, становится обязательной.
Описанный учеными новый метод позволяет распознавать экспериментальные артефакты и обеспечивает наиболее вероятный сигнал, а также его неопределенность. Используя репрезентативные спектры прототипа аминокислотного радикала в биологически значимом ферменте, был проведен статистический вывод по спектрам, включая оценку неопределенности и проверку гипотез. Данный подход в сочетании с 1Ч/2Ч изотопной маркировкой в белке однозначно установил новые неожиданные спектральные вклады.
Расчеты теории функционала плотности и спектральное моделирование ДЭЯР показали, что эти особенности являются результатом бета-метиленовой сверхтонкой связи и обусловлены распределением молекулярных конформаций, вероятно, важных для биологической функции этого существенного радикала. Результаты показывают, что модельный статистический анализ в сочетании с современной спектроскопией позволяет получить информацию, выходящую за рамки стандартных подходов.
