ИСТИНА

Целью проекта является выявление линий колебательных (КР и ИК-Фурье) спектров, параметры которых (положения, относительные амплитуды и ширины) могут быть использованы для того, чтобы охарактеризовать структуру белковой молекулы на высших уровнях ее иерархии (уровнях третичной и четвертичной структуры).

The task of the project is to solve the problem of vibrational spectroscopy of biomolecules related to determination of spectral bands parameters of which (positions, relative amplitudes, and bandwidths) can be used to characterize structure of a protein molecule at the higher hierarchy levels (levels of tertiary and quaternary structure). Methods of vibrational (Raman and FTIR) spectroscopy will be used to study protein molecules with significant differences in spatial structure and model polypeptides. The following new problems are formulated in the project: (i) determination of vibrational bands that correspond to normal modes of a protein molecule related to its tertiary and/or quaternary structure, (ii) determination of low-frequency (40-500 cm-1 or 1-15 THz) vibrational bands that can be used in the study of the structure of a protein molecule, and (iii) application of the above results (items (i) and (ii)) in the study of structural changes of protein molecules that substantially affect the functional activity. The topicality of the project is, primarily, related to the interest in full assignment of complicated vibrational spectra of protein molecules characterized by the presence of multiple (overlapped) bands with different amplitudes and bandwidths and new prospects for application of the vibrational spectroscopy in the study of biological objects.

Выполнение проекта позволит создать базу данных низкочастотных (терагерцовых) ИК-Фурье и КР спектров, а также спектров в диапазоне «отпечатков пальцев» различных глобулярных и фибриллярных белков, полипептида поли-L-лизина в нативном и модифицированном конфигурационном состоянии. На основании корреляционного анализа полученных экспериментальных данных планируется выявить линии спектров, связанные с изменениями во вторичной, третичной и четвертичной структурах молекул в широком диапазоне частот. Экспериментальные результаты позволят установить соответствие линий колебательного спектра различным уровням структурной организации белковой молекулы. Результаты проекта позволят расширить базу данных по спектроскопии биологических объектов. 1. ИК-Фурье и КР спектры модельного полипептида поли-L-лизина в различных конформационных состояниях. 2. Результаты анализа экспериментальных данных, направленного на выявление наличия линий низкочастотного спектра и спектра в диапазоне «отпечатков пальцев», меняющихся вместе с изменением структуры молекулы. 3. ИК-Фурье и КР спектры нескольких фибриллярных белков (в частности, коллагена и желатина), обладающих схожими вторичными, но разными третичными структурами. 4. ИК-Фурье и КР спектры денатурированного коллагена. 5. Результаты сравнения спектральных отличий спектров коллагена, желатина и денатурированного коллагена. 6. ИК-Фурье и КР спектры нескольких глобулярных белков с известным содержанием элементов вторичной структуры (в частности, преимущественно альфа-спиральных альбумина и лизоцима). 7. Результаты сравнения ИК-Фурье и КР спектров глобулярных и фибриллярных белков. 8. Набор колебательных линий, параметры которых могут определяться элементами вторичной, третичной и четвертичной структуры молекул.

Коллектив проекта имеет давний успешный опыт исследования белковых молекул при помощи методов колебательной спектроскопии. Накоплен большой объем данных по ИК-Фурье и КР спектроскопии конформационно-чувствительных полос белковых молекул. В распоряжении коллектива проекта имеется ИК-Фурье спектрометр Nicolet 6700 (Thermo Scientific) и конфокальный КР-микроскоп DXR Raman Microscope (Thermo Scientific). На компьютерах лаборатории установлено программное обеспечение, необходимое для обработки результатов экспериментов. Опыт успешной кооперации с сотрудниками кафедры энзимологии химического факультета МГУ будет использован при приготовлении образцов.

Выполнение проекта позволит создать базу данных низкочастотных (терагерцовых) ИК-Фурье и КР спектров, а также спектров в диапазоне «отпечатков пальцев» различных глобулярных и фибриллярных белков, полипептида поли-L-лизина в нативном и модифицированном конфигурационном состоянии. На основании корреляционного анализа полученных экспериментальных данных планируется выявить линии спектров, связанные с изменениями во вторичной, третичной и четвертичной структурах молекул в широком диапазоне частот. Экспериментальные результаты позволят установить соответствие линий колебательного спектра различным уровням структурной организации белковой молекулы. Результаты проекта позволят расширить базу данных по спектроскопии биологических объектов. При успешном завершении проекта появится возможность идентифицировать белки, определять их конформационное состояние, выявлять особенности влияния условий внешней среды и воздействия различных агентов на структуру молекул. Информация по соотнесению низкочастотных линий спектров белков колебаниям функциональных групп и/или элементов структуры также может быть применена в приборах и методиках приготовления/определения/хранения/детектирования биологических объектов. Предполагается публикация результатов проекта в реферируемых научных журналах.