Circular dichroism (CD) spectroscopy is a widely used method to study the protein secondary structure. However, for decades, the general opinion was that the correct estimation of β-sheet content is challenging because of the large spectral and structural diversity of β-sheets. Recently, we showed that the orientation and twisting of β-sheets account for the observed spectral diversity, and developed a new method to estimate accurately the secondary structure (PNAS, 112, E3095). BeStSel web server provides the Beta Structure Selection method to analyze the CD spectra recorded by conventional or synchrotron radiation CD equipment. Both normalized and measured data can be uploaded to the server either as a single spectrum or series of spectra. The originality of BeStSel is that it carries out a detailed secondary structure analysis providing information on eight secondary structure components including parallel-β structure and antiparallel β-sheets with three different groups of twist. Based on these, it predicts the protein fold down to the topology/homology level of the CATH protein fold classification. The server also provides a module to analyze the structures deposited in the PDB for BeStSel secondary structure contents in relation to Dictionary of Secondary Structure of Proteins data. The BeStSel server is freely accessible at http://bestsel.elte.hu.

ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVArticleNEXTMechanism of acid-induced folding of proteinsYuji Goto, Nobuaki Takahashi, and Anthony L. FinkCite this: Biochemistry 1990, 29, 14, 3480–3488Publication Date (Print):April 10, 1990Publication History Published online1 May 2002Published inissue 10 April 1990https://pubs.acs.org/doi/10.1021/bi00466a009https://doi.org/10.1021/bi00466a009research-articleACS PublicationsRequest reuse permissionsArticle Views1367Altmetric-Citations481LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InRedditEmail Other access optionsGet e-Alertsclose Get e-Alerts

The addition of HCl, at low ionic strength, to the native state of apomyoglobin, beta-lactamase, and cytochrome c caused these proteins to adopt an essentially fully unfolded conformation in the vicinity of pH 2. However, contrary to expectation, the addition of further acid resulted in refolding to a compact conformation with the properties of a molten globule. The major factor responsible for the refolding is believed to be the binding of the anion, which minimizes the intramolecular charge repulsion that initially brought about the unfolding.

Trifluoroethanol (TFE) is known to stabilize the α-helical structure in proteins and their fragments. However, the relationship between the TFE-induced structures and the native structure is not clear. Here we show that β-lactoglobulin, which consists predominantly of β-sheets, exhibited a markedly high propensity to form an α–-helical structure in the presence of TFE, as measured by far-UV circular dichroism. A cooperative transformation from the β-sheet structure to an α-helical structure occurred at a TFE concentration between 10% and 20%. These results were in contrast to a gradual β-sheet to α-helix transition of the constant fragment of the immunoglobulin light chain, which is also a β-sheet protein. To understand the significance of the high helical propensity of β-lactoglobulin we measured the LTFE-induced conformational transition of more than 20 proteins of various secondary structural types. Whereas the α-helical proteins showed a propensity to form an extensive helical structure in TFE, the helical propensity of proteins with a low helical content in the native state varied. The helical content in TFE was correlated more with the helical content predicted by a secondary structure prediction than with the helical content of the native structure, suggesting that the stability of the helical structure in TFE is determined by local interactions between nearby amino acid residues. Our results suggest that an α-helical intermediate can accumulate during the refolding process of β-lactoglobulin and that a hierarchical model of protein folding is not necessarily true for some β-sheet proteins including β-lactoglobulin.

ADVERTISEMENT RETURN TO ISSUEPREVArticleNEXTConformational states in .beta.-lactamase: molten-globule states at acidic and alkaline pH with high saltYuji Goto and Anthony L. FinkCite this: Biochemistry 1989, 28, 3, 945–952Publication Date (Print):February 7, 1989Publication History Published online1 May 2002Published inissue 7 February 1989https://pubs.acs.org/doi/10.1021/bi00429a004https://doi.org/10.1021/bi00429a004research-articleACS PublicationsRequest reuse permissionsArticle Views994Altmetric-Citations318LEARN ABOUT THESE METRICSArticle Views are the COUNTER-compliant sum of full text article downloads since November 2008 (both PDF and HTML) across all institutions and individuals. These metrics are regularly updated to reflect usage leading up to the last few days.Citations are the number of other articles citing this article, calculated by Crossref and updated daily. Find more information about Crossref citation counts.The Altmetric Attention Score is a quantitative measure of the attention that a research article has received online. Clicking on the donut icon will load a page at altmetric.com with additional details about the score and the social media presence for the given article. Find more information on the Altmetric Attention Score and how the score is calculated. Share Add toView InAdd Full Text with ReferenceAdd Description ExportRISCitationCitation and abstractCitation and referencesMore Options Share onFacebookTwitterWechatLinked InRedditEmail Other access optionsGet e-Alertsclose Get e-Alerts

A systematic investigation of the effect of acid on the denaturation of some 20 monomeric proteins indicates that several different types of conformational behavior occur, depending on the protein, the acid, the presence of salts or denaturant, and the temperature. Three major types of effects were observed. Type I proteins, when titrated with HCl in the absence of salts, show two transitions, initially unfolding in the vicinity of pH 3-4 and then refolding to a molten globule-like conformation, the A state, at lower pH. Two variations in this behavior were noted: some type I proteins, when titrated with HCl in the absence of salts, show only partial unfolding at pH 2 before the transition to the molten globule state; others of this class form an A state that is a less compact from of the molten globule state. In the presence of salts, these proteins transform directly from the native state to the molten globule conformation. Type II proteins, upon acid titration, do not fully unfold but directly transform to the molten globule state, typically in the vicinity of pH 3. Type III proteins show no significant unfolding to pH as low as 1, but may be caused to behave similarly to type I in the presence of urea. Thus, the exact behavior of a given protein at low pH is a complex interplay between a variety of stabilizing and destabilizing forces, some of which are very sensitive to the environment. In particular, the protein conformation is quite sensitive to salts (anions) that affect the electrostatic interactions, denaturants, and temperature, which cause additional global destabilization.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Abstract α-Synuclein inclusions are a pathological hallmark of several neurodegenerative diseases. Although it has been demonstrated a relationship between fibril polymorphism and different pathologies, the molecular origins of polymorphism are not understood. Employing biophysical approaches, we revealed that the conformational state of the monomeric αSyn is responsible for fibril polymorphism: αSyn adopts specific conformations at high NaCl that produce rod fibrils, and different conformations at low NaCl that generate twisted fibrils. Using NMR, we found that the high NaCl conformations establish a polar interaction between the initial part of the NAC region and a wide section of the C-terminus domain. These high NaCl conformations can be commonly promoted by changes in the chemical environment, like NaCl, the presence of Ca 2+ or cellular components, like endotoxins, that alter the interaction NAC/C-terminus domain. Our results provide mechanistic insights that explain how the behavior of the C-terminus domain imparts polymorphism during the fibril formation. Significance Statement The accumulation of the protein α-Synuclein into amyloid aggregates in the brain is a key characteristic of neurodegenerative disorders like Parkinson’s disease and multiple system atrophy. Intensive research has demonstrated that structurally different amyloid fibrils are related to the development of different diseases; however, the molecular mechanisms that originate such fibril diversity from the same protein remain unknown. In this work, we discovered that the conformational state of the monomeric αSyn, regulated by an intramolecular polar interaction NAC region/C-terminus domain, is crucial for the generation of different fibrils. Our results represent the monomeric molecular events behind the diversity of fibrils and open the conformational state of αSyn as a target to understand how the fibrils get formed in the brain.

ABSTRACT Amyloid fibrils are aberrant protein aggregates associated with various amyloidoses and neurodegenerative diseases. It is recently indicated that structural diversity of amyloid fibrils often results in different pathological phenotypes including cytotoxicity and infectivity. The diverse structures are predicted to propagate by seed-dependent growth, which is one of the characteristic properties of amyloid fibrils. However, much remains unknown regarding how exactly the amyloid structures are inherited to subsequent generations by seeding reaction. Here, we investigated the behaviors of self- and cross-seeding of amyloid fibrils of human and bovine insulin in terms of thioflavin T fluorescence, morphology, secondary structure, and iodine staining. Insulin amyloid fibrils exhibited different structures depending on species, and each of which replicated in self-seeding. In contrast, gradual structural changes were observed in cross-seeding, and a new-type amyloid structure with distinct morphology and cytotoxicity was formed when human insulin was seeded with bovine insulin fibrils. Remarkably, iodine staining tracked changes in amyloid structure sensitively, and singular value decomposition (SVD) analysis of the UV-Vis absorption spectra of the fibril-bound iodine has revealed the presence of one or more intermediate metastable states during the structural changes. From these findings, we propose a propagation scheme with multistep structural changes in cross-seeding between two heterologous proteins, which is accounted for as a consequence of the rugged energy landscape of amyloid formation.