Диссертация (1150552)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшегообразования«Санкт-Петербургский государственный университет»На правах рукописиРабдано Севастьян ОлеговичРАЗВИТИЕ МЕТОДОВ ЯМР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯБИОЛОГИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ В УСЛОВИЯХ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВСпециальность 01.04.11 – «Физика магнитных явлений»ДИССЕРТАЦИЯна соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководитель:PhDСкрынников Николай РуслановичСанкт-Петербург20182ОглавлениеОглавление ...............................................................................................................................................2Введение ...................................................................................................................................................4Глава 1.
ЯМР релаксация дейтронов в «гидратных оболочках» CH2-групп ω-аминокислот........151.1. Гидратация амфифильных молекул ................................................................................... 151.2. Материалы и методы ...........................................................................................................
191.3. Теоретическая часть ............................................................................................................ 201.4 . Результаты и обсуждение .................................................................................................. 221.4.1. Концентрационные зависимости релаксации дейтронов в водных растворахаминокислот ....................................................................................................................... 221.4.2. «Гидратная оболочка» группы CH2 ....................................................................... 271.4.3. Обмен водорода между группой NH3+ глицина и водой .....................................
321.5. Заключение по главе 1 ......................................................................................................... 34Глава 2. Разупорядочивание и агрегация белков при окислительно-восстановительныхпроцессах по данным ЯМР и других вспомогательных биофизических методов ........................352.1. Состояние проблемы разупорядочивания и агрегации белков при окислительновосстановительных процессах ................................................................................................... 352.2. Материалы и методы ........................................................................................................... 382.3.
Результаты и обсуждение ................................................................................................... 452.3.1. Обработка H2O2 вызывает образование дисульфид-связанных олигомеров вобразце RRM2 .................................................................................................................... 452.3.2. HSQC-спектроскопия показывает наличие мономеров и агрегатных частицRRM2.
................................................................................................................................. 472.3.3. RRM2 в агрегатных частицах разупорядочен ...................................................... 532.3.4. Характерный размер агрегатных частиц ............................................................... 642.3.5. Функция распределения по размеру агрегатных частиц RRM2 ......................... 702.3.6. RRM2 в окисленном образце уязвим к трипсинолизу ......................................... 7432.3.7. Дисульфид-связанные димеры RRM2 стабильны в длинных симуляциях МД 792.4. Заключение по главе 2 ......................................................................................................... 82Глава 3.
Температурная зависимость спиновой релаксации15N нативно-разупорядоченныхбелков .....................................................................................................................................................853.1. Проблема классификации и изучения типов молекулярного движения IDP с помощьюЯМР и МД.................................................................................................................................... 853.2. Материалы и методы ........................................................................................................... 883.3.
Результаты и обсуждение ................................................................................................... 933.3.1. Скорости ЯМР релаксации 15N для хвоста гистона H4 ....................................... 933.3.2. Моды движения, обуславливающие ЯМР релаксацию ..................................... 1013.4. Заключение по главе 3 .......................................................................................................
113Заключение ..........................................................................................................................................116Благодарности......................................................................................................................................119Список сокращений ............................................................................................................................120Список литературы .............................................................................................................................1224ВведениеАктуальность темы исследованияСовременнаябиологияимедицинаосновываетсяназнанияхоструктуре,взаимодействиях и динамике молекул, составляющих сложнейшие машины в живыхорганизмах. Геном человека содержит примерно 3.1 млрд пар оснований, и значимая часть егокодируют различные белковые последовательности и функциональные РНК [1, 2].
Количестворазличных биомолекул огромно, а модификации и взаимодействия между этими молекуламиувеличивают на многие порядки сложность молекулярных машин, ответственных зафункционирование организмов. Несмотря на это, на данный момент установлено большоеколичество связей между структурными и динамическими особенностями биомолекул и ихфункциями. Полное описание всех жизненных механизмов позволило бы перевести медицину идругие связанные области практического знания на совершенно новый уровень, тем самымулучшить качество жизни миллиардов людей. Однако еще многие процессы и системыостаются недоступными для изучения по методологическим причинам.Одним из примеров подобных систем является гидратное окружение биологическихмолекул. Множество органических молекул выполняют свои функции исключительно в воднойсреде.
Взаимодействия молекул воды с белками задают ландшафт поверхности свободнойэнергии. Она определяет структуру белка, управляет динамикой боковых цепей и процессомсворачивания. Такие функции, как энзиматический катализ, связывание и распознавание целей,сопровождаются специфическими взаимодействиями с отдельными молекулами воды вгидратном окружении молекулы белка. Кинетика этих процессов определяется подвижностьюмолекул воды в гидратных оболочках, поэтому развитие методов изучения микроструктуры идинамики растворителя чрезвычайно важно.Существующиемоделигидратациинедостаточно подробно описываютводноеокружение гидрофильных и гидрофобных групп органических молекул.
Авторы либорассматривают гидратное окружение как единое целое [3-14], либо пренебрегают малымивкладами от определенных функциональных групп в измеряемые величины [15]. Длякорректногоописаниягидратногоокруженияамфифильныхмолекулнеобходимыадаптированные модели гидратации гидрофобных и гидрофильных фрагментов.Метод ЯМР имеет ряд преимуществ перед другими экспериментальными методамиизучения гидратного окружения органических молекул [16].
Он использует сравнительно5слабые магнитные взаимодействия между ядрами, это позволяет не возмущать наблюдаемыевеличины инструментом измерения. Ядерная магнитная релаксация намного чувствительнее кподструктурам растворителя, составляющим гидратные оболочки, чем такие методы, как,например, диэлектрическая релаксация.Другим примером сложных для изучения с точки зрения методологии систем являютсябелки в агрессивных условиях окислительного стресса. Важность процессов протекающих сучастием белков в таких условиях сложно переоценить.
Система редокс сигнализации ирегулирования в клетке обширна и сложна [17]. Одним из важных элементов этой системыявляется антиоксидантная защита. Действительно, общеизвестно, что окислительный стрессможет отрицательно влиять на липиды, белки и ДНК, что требует нескольких способов защиты.В случае белков типичными симптомами окислительного повреждения являются нарушениефункции, дестабилизация и усиленный протеолиз [18, 19]. В общем случае очевидно, чтослучайные окислительные модификации имеют тенденцию нарушать целостность и активностьбелка. Однако на данный момент опубликовано относительно мало работ, описывающихметоды для детальной структурной характеризации окислительно поврежденных белков.Основными мишенями окислительной модификации в белках являются тиольныегруппы цистеина, которые образуют дисульфидные связи. Зачастую этот процесс становитсякритически важным в контексте болезни.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
