Отзыв ведущей организации (1150555)
Текст из файла
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР о «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ» е грЕДЕРАЛЬНОЕ ГООУДАРОТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ КЧРЕЖДЕНИ$ «Пезербур)ский еи)статут иаерной физики ин. Ь. П. Константинова Национального исса)енияатег)ьско)о центра «Курчатовский института !НИЦ «Курчатовский н)нстнтузя — ПИМФ) нкр. Орлова роц)а, л. 1, г. ! атчнна..'!енингралская область, )ее300 телефон: !81371) 4 60 25, факс: )81371) 3-60 25. Ечпа)1: 0)гтирпрбпгск)лн ОКПО 02690654, ОГРН 1034701242443, НПН 4705001'850, К!Л! 470501001 чной работе » — ПИЯФ «/сз» мая 2018 г.
ранцева ОТЗЫВ ВЕДУЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ Федерального государственного бюджетного учреждения «Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» на диссертацию Рабдано Севастьяна Олеговича «Развитие методов ЯМР для исследования состояния биологических молекул в условиях окисл ительно-восстановительных процессов», представленную на соискание степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.11 — «Физика магнитных явлений».
А альность темы выполненной аботы Рецензируемая диссертационная работа Рабдано С.О. посвящена развитию методов ЯМР для изучения биологических систем в состояниях, неподдающихся прямому наблюдению с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса. В работе рассматриваются три системы, а именно гидратное окружение аминокислот, агрегатные частицы белков и нативно разупорядоченные белки. Разработка методик ЯМР для получения информации о структуре и динамике в гидратном окружении аминокислот связано с перспективой исчерпывающего описания кинетических процессов, определяющих взаимодействия между биомолекулами. В свою очередь, изучение процесса ЯМР релаксации ядер азота-15 в нативно разупорядоченных белках нацелено на разделение и понимание мод динамики в сложном многообразии конформационных превращений для белковых молекул. И наконец предлагаемая методология ЯМР, основанная на спектроскопии 1 НЯ)С и продемонстрированная на протеинопатическом белке ТРР-43, для изучения агрегатных частиц может быть применена для получения ценной информации о тельцах включениях, являющихся отличительным признаком многих нейродег енеративных заболеваний.
Таким образом, развиваемые в работе новые методы и подходы в ЯМР спектроскопии, релаксометрии и диффузометрии, применяемые к сложным для изучения состояниям биологических нозекул, являются актуальными, поскольку позволяют получать информацию, востребованную в биофизике и медицине. Ст а и основное со е жание иссе та ионной аботы Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы и списка сокращений и условных обозначений.
Работа изложена на 138 страницах и включает 35 рисунков и 2 таблицы. Библиографический список содержит 175 наименований. Работа оформлена в полном соответствии с ГОСТ 7.0.12-2011. Во введении описаны актуальность, новизна и практическая ценность диссертации, поставлены цели и задачи, сформулированы основные положения, выносимые на защиту, приводится информация о личном вкладе автора в проделанную работу, о достоверности и апробации результатов на семинарах и конференциях, о публикациях по теме работы, а также о структуре диссертации. В первой главе рассматривается проблема гидратации органических молекул и ее состояние в современной науке, дано краткое теоретическое описание процесса ЯМР релаксации в быстро обменивающихся системах, описаны детали экспериментов по ЯМР релаксации для изучения гидратации аминокислот, описан новый подход для определения скоростей релаксации дейтронов молекул воды, принадлежащих гидратным оболочкам отдельных функциональных групп молекул растворенного вещества, описаны температурные и концентрационные зависимости для параметров гидратации отдельных функциональных групп органических молекул, обсуждается влияние обмена протонов аммонийных групп на измеряемые скорости ЯМР релаксации ядер растворителя.
Вторая глав» посвящена изучению процесса разупорядочивания и агрегации белков вследствие формирования ненативных межмолекулярных дисульфидных связей в условиях окислительного стресса на примере домена ККМ2 белка Т1)Р-43. В начале этой главы рассматривается состояние современных исследований в области модификаций белков в условиях окислительного стресса и их последствий для структуры и стабильности, описываются детали масштабных экспериментальных и вычислительных исследований рассматриваемой системы. Затем показано, что при обработке перекисью водорода ККМ2 формирует дисульфид-связанные олигомеры.
С помощью измерений ЯМР релаксации. включая релаксацию, обусловленную кросс- корреляцией анизотропии химического сдвига и диполь-дипольного взаимодействий, доказывается, что в спектрах ЯМР наблюдаются сигналы от мономерных цепей белка, а также от гибких хвостов пептидных цепей, входящих в состав агрегатных частиц. Далее предложен эксперимент для измерения степени насыщения дейтерием амидных сайтов в белках, захваченных в агрегатные частицы и не дающих сигналов ЯМР напрямую.
С помощью этого эксперимента показано, что ККМ2 в агрегатных частицах принимает развернутую конформацию. Следующим пунктом во второй главе идет характеризация агрегатных частиц. Предлагается способ совместной интерпретации данных о коэффициентах диффузии, измеренных с помощью ЯМР и динамического рассеяния света. Этот подход применяется к системе агрегатных частиц ККМ2. Наконец с помощью ЯМР спектроскопии и гель-электрофореза показывается, что ККМ2 в окисл енных образцах особенно уязвим для протеолитического расщепления.
Устанавливается факт обмена между фракцией глобулярного мономерного ККМ2 и агрегатными частицами. В третьей главе рассмотрена динамика нативно разупорядоченных белков (1РР) в аспекте влияния на процесс ЯМР релаксации. Дан краткий обзор литературы по вопросу различных типов движения в 1РР, а также по моделированию молекулярной динамики для 1РР с различными моделями воды.
Описываются детали ЯМР экспериментов и компьютерного моделирования. Далее для скоростей ЯМР релаксации приводятся результаты экспериментов и расчеты из траекторий МД. На основе сравнения данных эксперимента и моделирования при различных температурах обосновывается выбор модели воды для МД. Затем траектории МД анализируются с целью выявить основные формы молекулярного движения, ответственные за ЯМР релаксацию. Предлагается новая методика анализа траекторий МД, позволяющая вычленить вклады отдельных динамических процессов в ЯМР релаксацию. Имеются также раздел «Заключение», в котором перечислены основные результаты и сделаны необходимые выводы из этой работы.
На чная новизна пол чеиных ез льтатов Автор четко сформулировал цель своей работы, которая заключается в разработке методик ЯМР для изучения биологических молекул в состояниях, не позволяющих прямого наблюдения спекгроскопией ядерного магнитного резонанса. Методики демонстрируются на примере гидратного окружения аминокислот, агрегатных частицах второго РНК-распознающего домена ККМ2 белка ТРР-43 и нативно разупорядоченном хвосте гистона Н4.
Новизна отражена в следующих пунктах: 1. Водное окружение органических молекул рассмотрено в виде системы, в которую входят гидратные оболочки отдельных гидрофильных и гидрофобных молекулярных групп. С помощью предложенного подхода к совместному анализу данных ЯМР и квантово-химических расчетов получены новые данные о координационных числах и временах корреляции вращательного движения, а также их температурные и концентрационные зависимости, для молекул воды вблизи отдельных молекулярных групп органических молекул в водных растворах.
2. Новый вариант ЯМР эксперимента для наблюдения НЛЭ обмена амидных протонов основной цепи белка был применен к системе с агрегатными частицами и позволил показать факт разупорядочивания белковой структуры домена ККМ2 белка ТРР-43 в составе агрегатов, а также наличие обмена между состояниями глобулярного растворимого белка и агрегатами по механизму, основанному на реакции обмена тиол-дисульфид. 3. Коэффициенты диффузии, определенные с помощью метода ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля и метода динамического рассеяния света, впервые были совместно интерпретированы для определения функции распределения частиц по размеру. 4.
Для дисульфид-связанного димера была построена структура на основе мономеров домена ККМ2 белка ТРР-43, и проведено моделирование такого димеров. 5. Траектории МД были проанализированы с помощью нового подхода для нативно разупорядоченных белков совместно с данными по ЯМР релаксации ядер азот-15 основной цепи белка, что позволило изучить по отдельности различные моды молекулярного движения в полипептидной цепи.
П актическая еииость Подходы к исследованию гидратного окружения аминокислот, разработанные в диссертационной работе, могут быть распространены на другие классы органических соединений. Результаты, относящиеся к дестабилизации белка и формированию агрегатных частиц, позволяют по-новому взглянуть на область рационального дизайна лекарственных препаратов на основе пептидов, связывающихся ковалентно со своей мишенью. В лаборатории биомолекулярного ЯМР СПбГУ проводятся исследования в этом направлении. Анализ спиновой релаксации ядер 15Х в нативно разупорядоченном белке показал, что в современной литературе представлено неполное описание мод движения, отвечающих за ЯМР релаксацию. Новые данные, полученные из совместной интерпретации данных ЯМР релаксации и МД„позволили внести ясность в данный вопрос.
остове ность и ап оба ия аботы Анализ материала диссертации и публикаций автора свидетельствует о том, что соискателем выполнен большой объем экспериментальных исследований в области разработки методик ЯМР, а также компьютерных расчетов методами квантовой химии и молекулярной динамики. Основные результаты работы отражены в б публикациях в международных рецензируемых журналах, индексируемых ФеЬ о1' 8с1епсе и 8сорцз. В 4 из них соискатель является первым автором. Результаты работы были представлены научному сообществу в 18 докладах на международных конференциях.
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}
