Pulsed electron paramagnetic resonance dipolar spectroscopy (PDS) allows to measure the distances between electron spin centers and, in favorable cases, their relative orientation. This data is frequently used in structural biology for studying biomolecular structures, following their conformational changes and localizing paramagnetic centers within them. In order to extract the inter-spin distances and the relative orientation of spin centers from the primary, time-domain PDS signals, a specialized data analysis is required. So far, the software to do such analysis was available only for isotropic S = 1/2 spin centers, such as nitroxide and trityl radicals, as well as for high-spin Gd3+ and Mn2+ ions. Here, a new data analysis program, called AnisoDipFit, was introduced for spin systems consisting of one isotropic and one anisotropic S = 1/2 spin centers. The program was successfully tested on the PDS data corresponding to the spin systems Cu2+/organic radical, low-spin Fe3+/organic radical, and high-spin Fe3+/organic radical. For all tested spin systems, AnisoDipFit allowed determining the inter-spin distance distribution with a sub-angstrom precision. In addition, the spatial orientation of the inter-spin vector with respect to the g-frame of the metal center was determined for the last two spin systems. Thus, this study expands the arsenal of the PDS data analysis programs and facilitates the PDS-based distance and angle measurements on the highly relevant class of metolloproteins.

中文翻译：

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AnisoDipFit：各向异性自旋中心的脉冲 EPR 偶极光谱数据的模拟和拟合

脉冲电子顺磁共振偶极谱 (PDS) 允许测量电子自旋中心之间的距离，在有利的情况下，还可以测量它们的相对方向。这些数据经常用于结构生物学，用于研究生物分子结构，跟踪它们的构象变化并定位其中的顺磁中心。为了从主要的时域 PDS 信号中提取自旋间距离和自旋中心的相对方向，需要进行专门的数据分析。到目前为止，进行此类分析的软件仅适用于各向同性 S = 1/2 自旋中心，例如氮氧自由基和三苯甲基自由基，以及高自旋 Gd3+ 和 Mn2+ 离子。在这里，一个名为 AnisoDipFit 的新数据分析程序，引入了由一个各向同性和一个各向异性 S = 1/2 自旋中心组成的自旋系统。该程序在对应于自旋系统 Cu2+/有机自由基、低自旋 Fe3+/有机自由基和高自旋 Fe3+/有机自由基的 PDS 数据上成功测试。对于所有经过测试的旋转系统，AnisoDipFit 允许以亚埃精度确定旋转间距离分布。此外，确定了最后两个自旋系统的自旋间矢量相对于金属中心 g 框架的空间方向。因此，这项研究扩展了 PDS 数据分析程序的库，并促进了基于 PDS 的距离和角度测量高度相关的金属蛋白酶类。低自旋 Fe3+/有机自由基和高自旋 Fe3+/有机自由基。对于所有经过测试的旋转系统，AnisoDipFit 允许以亚埃精度确定旋转间距离分布。此外，确定了最后两个自旋系统的自旋间矢量相对于金属中心 g 框架的空间方向。因此，这项研究扩展了 PDS 数据分析程序的库，并促进了基于 PDS 的距离和角度测量高度相关的金属蛋白酶类。低自旋 Fe3+/有机自由基和高自旋 Fe3+/有机自由基。对于所有经过测试的旋转系统，AnisoDipFit 允许以亚埃精度确定旋转间距离分布。此外，确定了最后两个自旋系统的自旋间矢量相对于金属中心 g 框架的空间方向。因此，这项研究扩展了 PDS 数据分析程序的库，并促进了基于 PDS 的距离和角度测量高度相关的金属蛋白类。对于最后两个自旋系统，确定了自旋间矢量相对于金属中心 g 框架的空间方向。因此，这项研究扩展了 PDS 数据分析程序的库，并促进了基于 PDS 的距离和角度测量高度相关的金属蛋白酶类。对于最后两个自旋系统，确定了自旋间矢量相对于金属中心 g 框架的空间方向。因此，这项研究扩展了 PDS 数据分析程序的库，并促进了基于 PDS 的距离和角度测量高度相关的金属蛋白酶类。