Образование комплека полипептидного гормона с моделью биологической мембраны по данным спектроскопии ямр
Инсулин человеческий – полипептидный гормон, который продуцируется β-клетками эндокринной части поджелудочной железы. Его молекулярный вес ~ 5800 Да и его структура состоит из двух пептидных цепей α и β соединенных друг с другом межцепочечными дисульфидными связями (рис.1А).
рис.1. (А) Аминокислотная последовательность инсулина человеческого. (Б) Мицелла ДСН.
Инсулин обеспечивает потребности клеточного гомеостаза, стимулирует синтез, тормозит распад жиров. Инсулин, как и другие гормоны, осуществляет своё действие на клетки через соответствующий белок-рецептор. По данным двумерных экспериментов 1H-1H TOCSY и 1H-1H NOESY ЯМР в растворе инсулина с мицеллами додецилсульфата натрия (ДСН) (рис.1Б), заряженная поверхность которых может быть использована как модель поверхности мембраны [1], было установлено образование комплекса «инсулин-мицелла ДСН», что может иметь значение для изучения молекулярного механизма и функций данного гормона.
Инсулин человеческий (Sigma-Aldrich, США) растворяли в 10 мМ фосфатном буфере (90%H2O+10%D2O) pH=7,4 с добавлением 0,02% NaN3 и 100 мМ мицеллярном растворе дейтерированного додецилсульфата натрия (полнота замещения протонов на ядра дейтерия 98%). Концентрация пептида в растворе составляла 3,5 мг/мл. Исследуемый пептид растворяли в мицеллярном растворе непосредственно перед проведением экспериментов ЯМР.
Регистрацию одномерных и двумерных (1H-1H) спектров ЯМР в растворах проводили на ЯМР-спектрометре AVANCE II-500 (Bruker Biospin, Faellanden, Швейцария) (500 МГц (1Н)) при температуре 293 K. Для отнесения сигналов в спектрах ЯМР 1H использовали подход, основанный на совместном применении TOCSY и NOESY экспериментов [2].
В спектрах 1H-1H NOESY полипептидного гормона инсулина в растворе с мицеллами ДСН наблюдалось значительное увеличение кросс-пиков, что является свидетельством увеличения молекулярной массы исследуемого вещества за счет образования комплекса «пептид-мицелла». В дальнейшем это может иметь значение для изучения молекулярного механизма и функций данного гормона.
Рахматуллин И.З., Галиуллина Л.Ф., Гарипов М.Р., Стрельник А.Д.,
Штырлин Ю.Г., Клочков В.В.
«Казанский (Приволжский) федеральный университет»
Исследование циклических производных пиридоксина методом динамического ядерного магнитного резонанса
На сегодняшний день техника ядерного магнитного резонанса (ЯМР) является одним из самых мощных инструментов в области конформационного анализа, изучающего стереодинамические процессы. В этом смысле, семичленные гетероциклы являются интересными объектами для ЯМР исследований благодаря широкому диапазону различных структурных видов этих молекул.
Семичленные циклические ацетали с плоскими фрагментами существуют в растворе в динамическом равновесии двух основных форм: «кресло» и «твист». Ранее проведенные исследования выявили некоторые корреляции между стерической структурой и реакционной способностью этих соединений. В этой работе мы представляем результаты исследования четырех производных пиридоксина (I-IV) методом динамической ЯМР спектроскопии.
Рисунок 1. Молекулярные структуры соединений: I) R = H, II) R = CH3,
III) R = CH (CH3)2, IV) R = C (CH3)3.
Соединения (I-IV) состоят из семичленного ацетального кольца с 2,4-динитрофенилоксидным орто-заместителем (рис. 1). Такая конфигурация молекулы предоставляет удобную возможность для изучения влияния вращения вокруг связи «пиридин-кислород» на конформацию ацетального кольца, которое само принимает участие в быстром конформационном обмене между различными формами при комнатной температуре.
Исследуемые соединения известны в качестве новых органических нелинейно-оптических материалов. Эти материалы обладают физико-химическими свойствами, необходимыми для генерации второй гармоники лазерного излучения. Возможность создания эффективных лазеров на основе синтезируемых соединений напрямую зависит от их физико-химических свойств, которые, в свою очередь, тесно связаны с трехмерной структурой молекулы. Поэтому, изучение пространственной структуры этих соединений, также, как и динамического молекулярного движения в растворе, является актуальной проблемой на сегодняшний день.
Яковлева М.Ф.
«Казанский (Приволжский) федеральный университет»
ЯКР-ИССЛЕДОВАНИЕ НИЗКОРАЗМЕРНОГО СОЕДИНЕНИЯ INCU2/3V1/3O3
Низкоразмерные сильнокоррелированные спиновые системы являются важной темой в физике конденсированных сред. Размерность системы и значение спина играют важную роль в природе основного состояния. Изучение структур с низкой размерностью представляет огромный интерес, как с теоретической, так и практической точки зрения.
В данной работе методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) было исследовано квазидвумерное соединение с решеткой типа «пчелиных сот» InCu2/3V1/3O3 .
Наличие нескоррелированных конечно-размерных структурных доменов предвещало отсутствие дальнего магнитного порядка. Однако, как показали результаты экспериментов, при температурах ниже 35К наблюдается возникновение двух коллинеарных антиферромагнитных подрешеток, а также присутствие локального внутреннего поля.
Задачей нашего исследования стало определение расположения магнитных подрешеток в упорядоченном состоянии. Было смоделировано дипольное поле на позиции индия. Для вычисления использовалась классическая формула для магнитного поля диполя. Исходя из полученных расчетов, можно сделать выводы, что в соединении в магнитоупорядоченном состоянии магнитные подрешетки ориентированы следующим образом: при низких полях они лежат в плоскости, при высоких – перпендикулярно плоскости. Данная модельхорошо описывает результаты ЯМР-исследований. Благодаря данным ЯКР-экспериментов был установлен механизм установления антиферромагнитного упорядочения.