Денатурация бычьего сывороточного альбумина под действием анионного детергента додецилсульфата натрия по анализу триптофановой флуоресценции белка

Введение

Многие биологические и фармацевтические системы содержат белки и детергенты. Детергенты представляют собой органические амфифильные соединения, молекулы которых имеют гидрофильные и гидрофобные участки. По типу гидрофильных групп различают несколько групп детергентов – ионные и неионные. Ионные детергенты диссоциируют в растворе на ионы, одни из которых поверхностно активны, а другие (противоионы) – нет. В зависимости от знака заряда поверхностно-активного иона ионные детергенты делят на анионные, катионные и амфотерные. Благодаря высокой поверхностной активности и способности к растворению белков и липидов, а также способности вызывать диссоциацию и денатурацию белков, инактивацию вирусов и токсинов именно ионные детергенты широко применяются для приготовления медицинских фармацевтических препаратов (например, бактерицидных и дезинфицирующих), а также дерматологических и косметических средств. Одним из широко применяющихся детергентов в медицинских, косметических и фармацевтических исследованиях является анионный детергент додецилсульфат натрия (ДСН). ДСН при определенных концентрациях является денатурирующим агентом, что используется в биохимических исследованиях – в электрофорезе в полиакриламидном геле. Денатурацией называют существенное изменение вторичной и третичной структуры белка, т.е. нарушение, разупорядочивание системы нековалентных взаимодействий, не затрагивающее его ковалентной пептидной структуры. Денатурация, как правило, сопровождается утратой белком функциональных свойств, что обуславливает интерес к изучению механизмов белковой денатурации.
Представляет интерес изучить денатурацию бычьего сывороточного альбумина (молекулярная масса 64 кДа, изоэлектрическая точка pI 4,9) – транспортного белка плазмы крови – под действием ДСН. 4 Молекулы бычьего сывороточного альбумина (БСА) состоят из одной аминокислотной цепочки из 582 аминокислотных остатков. Третичная структура БСА определяется тремя доменами. Бычий сывороточный альбумин содержит два остатка триптофана – Trp 135 и Trp 214. Наличие в молекуле БСА двух триптофановых остатков позволяет использовать для исследования данного белка метод флуоресцентного анализа, а именно анализ собственной триптофановой флуоресценции белка. Выбор БСА в данной работе как модельного белка обусловлен важной ролью этого белка в плазме крови, определяемой широким разнообразием функций этого белка: альбумин обеспечивает коллоидно-осмотическое давление крови, альбумин регулирует вместе с другими белками плазмы pH крови, альбумин служит переносчиками различных метаболитов и лекарственных препаратов. Целью данной работы является исследование с применением методов флуоресцентного анализа денатурации бычьего сывороточного альбумина (БСА) под действием анионного детергента додецилсульфата натрия (ДСН) в растворах с различными значениями pH. В рамках данной цели поставлены две задачи: первая – провести изучение неполяризованной собственной триптофановой флуоресценции БСА в растворах с ДСН и вторая – провести исследование поляризованной триптофановой флуоресценции БСА в растворах с ДСН и на основе анализа поляризованной флуоресценции определить параметры вращательной диффузии молекул БСА в растворах с ДСН при различных значениях pH.
Глава 1. Флуоресцентная спектроскопия в исследованиях структуры и свойств белков (литературный обзор) §1.1. Физические основы флуоресцентной спектроскопии Полная энергия молекулы E складывается из энергии электронного возбуждения Eэ , колебательной энергии Eкол и энергии вращения молекулы как целого Eвр (рис. 1.1):