![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
В работе будут изучены механизмы образования наночастиц из заряженных макромолекул белков и ферментов в присутствии ионов металлов. Ранее было показано, что при этом наблюдается аномалия молекулярной подвижности заряженных биополимеров и аномальная сорбция металлических ионов на поверхности макромолекул. Исследования будут проведены методами лазерной корреляционной спектроскопии и светорассеяния, а также с помощью методов поляризованной флуоресценции и микроскопии. Основной задачей проекта - исследование физических механизмов образования и разрушения макромолекулярных наночастиц – дипольных кластеров в растворах белков под воздействием ионов различного радиуса и молекулярного веса. Для изучения токсического воздействия ионов металлов (в том числе и тяжелых) на белки сыворотки крови и ферменты будут использованы методы интегрального и динамического светорассеяния, а также поляризованной флуоресценции и микроскопии. Ранее были получены результаты, позволяющие понять физический механизм воздействия ионов тяжелых металлов на белки сыворотки крови - альбумин и глобулин и некоторые ферменты, однако пока не ясна обратимость таких процессов и нормализация функционирования белков , а особенно особенно ферментов. В результате работы оптическими методами предполагается изучить структурные изменения, происходящие в макромолекулах ферментов, происходящих под воздействием внешних факторов - температуры, кислотности среды, присутствии металлических ионов. Особое внимание предполагается уделить изучению молекулярно-динамическим процессам, происходящих в разбавленных водных растворах сывороточных альбуминов и глобулинов, содержащих ионы железа (Fe3+), так как хлорид железа является незаменимым элементом жизнедеятельности организма. Его недостаток или избыток может привести к серьезным заболеваниям.
Ожидаемые научные результаты, которые планируется получить по завершению проекта (развернутое описание с оценкой степени оригинальности; форма изложения должна дать возможность провести экспертизу результатов) По завершению проекта планируется определить условия образования и разрушения белковых кластеров в лиотропных системах при наличии ионов различных тяжелых металлов, в том числе ионов комплексообразующих соединений (хелатов). С помощью оптических методов (фотонно-корреляционная спектроскопия, АСМ, метод поляризации флюоресценции) будут получены сравнительные данные по воздействию на ферменты в растворах ионов металлов с различными ионными радиусами. Предполагается исследовать обратимость кластерообразования в растворах ферментов, содержащих ионы тяжелых металлов, в условиях изменения температуры среды, а так же исследовать функциональные свойства белков и ферментов после разрушения кластеров. Впервые предлагается исследовать структурные температурные изменения в молекулах ферментов (лизоцим и креатинкиназа) методами светорассеяния. Особое внимание предполагается уделить изучению молекулярно-динамическим процессам, происходящих в разбавленных водных растворах сывороточных альбуминов и глобулинов, содержащих ионы железа (Fe3+), так как хлорид железа является незаменимым элементом жизнедеятельности организма. Его недостаток или избыток может привести к серьезным заболеваниям.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Образование и разрушение макромолекулярных наночастиц в белковых растворах, содержащих металлические ионы, определяемое методами лазерной корреляционной спектроскопии |
Результаты этапа: Впервые, с помощью оптических методов, обнаружено возникновение макромолекулярных дипольных кластеров в растворах таких ферментов как лизоцим и креатинкиназа, содержащих ионы металлов: калия, европия и свинца. Изучен механизм взаимодействия белка коллагена и фермента коллагеназы в растворах при изменении различных внешних факторов (температура, рН, добавление активаторов/ингибиторов и др.) с помощью динамического рассеяния света для разработки методики контроля скорости биодеградации коллагена в условиях, приближенных к физиологическим. Методом динамического рассеяния света и с помощью методов электронной и зондовой микроскопии проведены исследования явления агрегации макромолекул в водных растворах основных белков сыворотки крови – альбумина и гамма-глобулина, содержащих ионы калия и европия, при изменении различных параметров среды, таких как концентрация макромолекул, водородный показатель раствора, концентрация солей. Показана обратимость процесса образования кластеров. Показано, что размеры кластеров, полученные методами фотонно-корреляционной спектроскопии, совпадают с размерами этих же кластеров, полученных с помощью АСМ. Впервые с помощью метода динамического рассеяния света экспериментально исследовано влияние температуры на структуру молекулярных агрегатов, формирующихся в водном растворе лизоцима, содержащем ионы металлов (Na и Ca). Показана возможность использования метода динамического рассеяния света для наблюдения структурных изменений молекул ферментов в водных растворах. Исследование изменений динамических параметров сывороточного альбумина при воздействии ионов железа (ІІІ) показало, что увеличение гидродинамического радиуса макромолекул, находящихся в растворе при добавлении хлорида железа (III) не превышает собственного размера молекул БСА. Обнаруженое сильное увеличение массы молекул альбумина при добавлении хлорида железа (ІІІ), может быть вызвано содержанием тяжелых ионов в исходном растворе хлорида железа (ІІІ), образовавшихся в результате взаимодействия FeCl3 с водой. Процесс образования кластеров при добавлении хлорида железа (ІІІ) к водному раствору БСА отсутствует, однако наблюдается процесс частичной ионной адсорбции тяжелых ионов на отрицательно заряженных молекулах БСА. При увеличении концентрации (Fe3+) молекулярная масса рассеивающих частиц становится постоянной. Наблюдаемый эффект может являться следствием процесса ленгмюровского насыщения, образования монослоя. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".