Моделирование формы белков шаперонинов в растворе по решению прямой и обратной задачи малоуглового рассеяния с использованием формфактора тора

• Автор: Амарантов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Шаперонины их строение и свойства, литературный обзор
1.1. Строение шаперонинов группы
1.2. Строение шаперонинов группы II
1.3 Свойства шаперонинов группы II
1.4. Шаперонин бактериофага ЕЬ Р. Aeroginosa
ГЛАВА II. Обзор теории малоуглового упругого рассеяния
2.1. Однократное рассеяние на частице с однородной плотностью, дифракция Фраунгофера и первое борновское приближение
2.2. Некоторые известные малоугловые формфакторы тел вращения
2.3. Прямая и обратная задачи рассеяния, преобразование Фурье
2.4. Теорема Котельникова-Шеннона
2.5. Понятие корректной и некорректной задачи
2.6. Регуляризованный метода наименьших квадратов (РМНК)
2.7 Расчет инвариантов из кривой малоуглового рассеяния
2.8 Формула Дебая для прямой задачи малоуглового рассеяния
2.9. Решение обратной задачи рассеяния путём моделирования в «прямом пространстве»
2.10. Решение обратная задача рассеяния «методом отжига»
ГЛАВА III. Первичная обработка экспериментальных данных - решение задачи редукции к идеальному прибору, литературный обзор
3.1. Источники излучения и система коллимации
3.2. Оценка погрешности по оси модуля вектора рассеяния
3.3. Введение коллимационных поправок
ГЛАВА IV. Вычисление формфактора тора и его приложение к решению
обратной задаче рассеяния шаперонинов
4.1. Расчет интенсивности МУР для эллиптического тора
4.1.1 Точное выражение для формфактора тора
4.1.2. Приближённое выражение для формфактора тора
4.2. Асимптотики: область Гинье и область Порода для формфактора тора
4.3 Обобщение формфактора эллиптического тора на формфактор двойного эллиптического тора
4.4. Прямая задача малоуглового рассеяния для частицы в форме тора, а также восстановление формы частицы по неполным данным
4.5. Решение обратной задачи рассеяния для тора «методом отжига»
4.6. Восстановление формы модели молекулы белка шаперонина ОгоЕЬ
экспериментальных данных
5.1 Методика выделения и растворов белков шаперонинов
5.2. Проверка раствора белка на монодисперсность
5.3. Проведение малоуглового эксперимента на растворе белков
5.4. Обработка экспериментальных данных, от растворов белков шаперонина ОгоЕЬ и продукта гена 146 р146)
5.5. Математическое моделирование
5.5.1. Восстановление формы шаперонина ОгоЕЬ методом оболочек
5.5.2. Поиск наилучших параметров модели двойного эллиптического тора и полого цилиндра описывающих экспериментальные кривые рассеяния от растворов фагового р146) и бактериального (ОгоЕЬ) шаперонинов
5.6. Поиск различных конформаций вирусного шаперонина в растворе
Выводы
Список работ автора по теме диссртации
Список литературы

ВЕЕДЕНИЕ.
Малоугловое рассеяние - упругое рассеяние электромагнитного излучения или пучка частиц (нейтронов, электронов) на неоднородностях вещества, размеры которых существенно превышают длину волны излучения (или дебройлевскую длину волны частиц); направления рассеянных лучей при этом лишь незначительно (на малые углы) отклоняются от направления падающего луча. В структурных исследованиях вещества используют, как правило, рентгеновское излучение или тепловые нейтроны с длиной волны ~1-10А (10'’-1нм). С их помощью изучают неоднородности коллоидных размеров (10-104 А). В отличие от других дифракционных методов с помощью малоуглового рассеяния исследуют структуру разупорядоченных объектов. С помощью МУР изучают строение биологических молекул в растворе, объёмные дефекты в кристаллических веществах, кластерную структуру жидкостей и аморфных тел, поры в различных пористых материалах [ФЭ, т.З, с.41, 1992;], а также можно получить ценную информацию об изменениях ряда параметров структуры при деформации и разрушении. К этим параметрам, в частности относятся размер, форма ориентация и концентрация рассеивающих частиц, распределение частиц по размерам. Значение МУР особенно велико для исследования биологических объектов, например белков, нуклеиновых кислот, вирусов. Метод МУР позволяет изучать структуру нативных биополимеров в физиологических растворах, где образец представляет собой раствор идентичных частиц (монодисперсную систему), а экспериментальная интенсивность рассеяния пропорциональна произведению концентрации частиц в растворе и интенсивности рассеяния одной частицей. Интерпретация экспериментальных данных в этом случае заключается в создании модели низкого разрешения рассеивающей частицы. В данном случае это модель трёхмерной формы частицы в однородном приближении. Построение такой модели осложняется потерей информации при сферическом усреднении
2.2 Некоторые известные малоугловые формфакторы тел вращения.
В следующей таблице приведены основные формфактры и приближение Гинье и асимптотики Порода для простых тел вращения с однородной рассеивающей плотностью [Свергун, Фейгин, 1986.]
Тело вращения
Формфактор
(Ф2(5))
Радиус
инерции

Асимптот

Порода.
Ф>к»,
Шар радиуса /?0 х2 + у2 + г2 < Я02
БІпСї Я0 ) - ІГ соб(і Д0 ) I 6Л„)’
V Я- *Л/2 Со)
і 2
3 Л2

9 _1_
ю4 "V
Шаровой слой Я2 <х2 Л-у2 + + г2 < Я2

, Ф(>Л2)
3-д3 Д23-Л3

Ф(т) З 5ІП ~ ХСа!!М ;
д, -д,
ІЗ й25-Д3 X л3-д,
Р Д-Д? і
Сфера 1$ <, х1 + у1 + г2 <
<(я»+ля)г
когда дд « д0

Йо)2
Эллипсоид
вращения
2 2 а с

5Іп(ла &(х)) - (їак(х)) со$(зак(х)) Цак(х)У

к{х) - т]+(р2 -1)х2, р = с/а
2 а2 + с
при с
1/(а5)4

с» а Vi.cs)
Топкий диск радиуса а
біп в сів
32*0))
(іа)2 5Г0

(**Г
Цилиндр
Xі +у2 < а2 0<г<А=2Ь
Ш -У (аз з'ш 0) х І (г0мїіп<9)2
БІП2 (і і Солв)
х — вігі вав
(Ь .V Сох в)
+ - = 2 + З