torsiooninurkade

Torsiooninurkien eli dihedraalikulmien käsite kuvaa molekyylin konformaatiota siten, että neljän vierekkäisen atomin muodostamat kaksi vierekkäistä tasoa määrittävät kulman. Torsiooninurkia esiintyy kaikissa molekyyleissä, ja niiden arvo kertoo, kuinka toinen sidospari on kiertynyt suhteessa ensimmäiseen. Kulman merkitsemistapa ja tarkka määritelmä voivat vaihdella, mutta tavallinen esitys kattaa arvot -180° … +180° tai 0° … 360°.

Proteiineissa torsiooninurkia tarkastellaan erityisesti selkärangan phi–(φ) ja psi–(ψ) sekä omega–(ω) kulmina. φ kuvaa kiertymää N-Cα-sidoksen ympärillä, ja ψ kuvaa Cα-C-sidoksen ympärillä, kun taas ω kuvaa peptide bondin kiertymistä. ω:n arvo on yleensä noin 180° eli trans-tila; cis-tila (noin 0°) on harvinaisempi mutta mahdollinen. Ramachandran-kartta esittää näiden kulmien sallitut alueet ja auttaa ymmärtämään proteiinien yleisiä konformaatiotyyppisiä rakenteita.

Laskennallisesti torsiooninurkka määritellään neljän havainnoidun atomin koordinaateista: muodostetaan kaksi vektorisesti määriteltyä tasasoa, lasketaan niiden normaalit, ja dihedraalikulma saadaan käyttämällä näiden normaalien ja sidosten pituuksien suhdetta arctan-funktiolla. Käytännössä dihedraalikulma lasketaan usein ohjelmistollisesti, monimutkaisempien algoritmien avulla.

Torsiooninurkia käytetään laajasti kemian, biokemian ja biotekniikan konformaatiotutkimuksessa. Ne kuvaavat, millaisia kiertymiä molekyylit voivat tehdä ja miten rakenne vaikuttaa steriikkaan, energiatasapainoon sekä kokonaiskonformaatioon ja -toimintaan.