Biophysical LetterDeuterium-Enhanced Raman Spectroscopy for Histidine pKa Determination in a pH-Responsive Hydrogel

Wir berichten hier über eine Methode zur Bestimmung des pKa von Histidin in komplexen oder heterogenen Systemen, die sich weder für Festkörper- noch für Lösungs-NMR-Spektroskopie eignet. Die sorgfältige Synthese eines Fluorenylmethyloxycarbonyl- und Trityl-geschützten, C2-deuterierten Histidins ergibt eine mit einer Schwingungssonde ausgestattete Aminosäure, die leicht in jedes Peptid eingebaut werden kann, das mit Standard-Festphasenmethoden zugänglich ist. Die Frequenz der einzigartigen, Raman-aktiven Streckschwingung dieser C2-D-Sonde ist ein eindeutiger Indikator für den Protonierungszustand von Histidin. Wir untersuchen hier ein pH-empfindliches Peptid, das sich bei neutralem pH-Wert selbst zu einem Hydrogel zusammenfügt. Der pKa-Wert des einsamen Histidinrestes im Peptid, der wahrscheinlich für dieses pH-abhängige Verhalten verantwortlich ist, kann aufgrund der supramolekularen, weichen Beschaffenheit des Gels nicht durch NMR-Spektroskopie untersucht werden. Nach der Synthese eines C2-deuterierten Histidin-haltigen Peptids konnten wir jedoch den Protonierungszustand des Histidins während einer pH-Titration mit Hilfe der Raman-Differenzspektroskopie verfolgen und so den interessierenden pKa-Wert genau bestimmen.

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