Развитие и применение метода ХПЯ для изучения спин-селективных реакций радикалов биологически важных молекул в водных растворах

• Автор: Кирютин, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Список используемых сокращений

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1Л. Роль радикалов триптофана в живой природе и проблемы детектирования

1.2. Неэнзиматическая репарация ДНК и нуклеотидов

1.3. Основы метода ХПЯ с временным разрешением

1.4. Феноменологическое проявление ХПЯ в спектрах ЯМР

1.5. Физико-химические свойства реагентов реакций

1.5.1. Фотохимические реакции ПР с ТгрН

1.5.2. Фотохимические реакции БР с ТугОН

1.5.3. Фотохимические реакции БР с СТИР

1.5.4. Внутримолекулярный перенос электрона в дипептиде ТгрН-ТутОН
Глава 2. Экспериментальная часть
2.1. Методы исследования
1 2.1.1. Описание установки ХПЯ с временным разрешением в магнитном поле
Тл <ун=200 МГц)
2.1.2. Описание установки ХПЯ с временным разрешением в магнитном поле
Тл (ун=600 МГц)
| 2.1.3. Описание установки с быстрым переключением поля и регистрацией

спектров ЯМР высокого разрешения для измерения Тт релаксации и ХПЯ в различных магнитных полях
2.1.4. Измерение pH
2.2. Реактивы и растворители
Результаты и обсуждение
Глава 3. Определение констант СТВ
3.1. Теоретическая модель и обоснование линейной зависимости геминальнон ХПЯ от констант СТВ
3.2. Условия для пропорциональности ХПЯ константам СТВ
3.3. Анализ спектров *Н и13С. ХПЯ тирозина
3 .4. Анализ спектров 'Н и 13С ХПЯ триптофана
3.5. 15НХПЯ аденозин-5'-монофосфата
Глава 4. Изучение реакций, моделирующих химическую репарацию ДНК (РНК)
4.1 Восстановление радикала ОМР тирозином при различных значениях pH
4.2 Восстановление радикала ОМР триптофаном при различных значениях pH

Глава 5. Влияние скалярных спин-спиновых взаимодействий на динамику ядерной
поляризации и дисперсию Тгрелаксации в произвольном магнитном поле
5.1 Дисперсия Тгрелаксации пуриновых нуклеотидов
5.1.1. ЯМРД необменивающихся протонов пуриновых оснований АМР и ОМР
5.1.2. ЯМРД протонов остатка рибозы в АМР и ОМР
5.1.3. Неэкспоненциальная кинегика релаксации системы связанных спинов
5.2. Когерентное перераспределение ХПЯ в системе спинов, связанных скалярным взаимодействием
5.2.1. Критерий переноса поляризации
5.2.2. Когерентный перенос ХПЯ в молекуле АМР
Выводы
Список используемой литературы
Приложение
Список используемых сокращений
ВПЭ - внутримолекулярный перенос электрона ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота ИКК — интеркомбинацнонная конверсия РНК - рибонуклеиновая кислота РП - радикальная пара РЧ — радиочастотный (импульс)
СТВ — сверхтонкое взаимодействие ХПЯ - химическая поляризация ядер
ЭНДОР - электронно-ядерный двойной резонанс (от англ. ENDOR Electron-Nuclear Double Resonance)
ЭПР - электронный парамагнитный резонанс
ЯМР - ядерный магнитный резонанс
ЯМРД — ядерно-магнитная релаксационная дисперсия
АМР - аденозин-5-монофосфат
DFT - метод функционала плотности
DP - 2,2'-дипиридил
FAD, FADH- флавинадениндинуклеотид FID - спад свободной индукции FMN - флавинмононуклеотид GMP - гуанозин-5-монофосфат
HMQC - (спектр) гетероядерной многоквантовой когерентности (от англ. Heteronuclear Multiple Quantum Coherence)
His, HisH - гистидин
MeNQ - 2-метил- 1,4-нафтохинон
ТСВР - 3,3',4,4'-тетракарбоксибензофенон
Trp, TrpH — триптофан
Туг, TyrOH - тирозин

R-Trp и тирозина Rxyi-; поляризации в радикалах дипиридила Р*р, триптофана и тирозина Р,у ; поляризации в диамагнитных молекулах дипиридила Рш>, триптофана Ртф и тирозина Рт>т-
dPR PR
—jf- = - ktPDRP(RTrp+RTyr) - ktp,RDPRTlp - kt P2 RDPRTyr — (1.12)

-£* = k,PRp(RTlT +4r) + M,RdpRTip + M2RdpRT)T (1.13)
dPR PR
-jf = - kt PxrpRDP - ktPTlpRDPRTrp - - кД - k,PRp (1.14)

-jf = kt P’Rdp + kt pTipRDPRTtp + keP£ + к,Раф (1.15)
dpR pR
~ ktPrRDP - kt PxRopR-Tyr - ~ (1.16)
dPTyr

k-t Р-ivr-DP + kt PTy,RDpRïyr (1-17)
где кех — псевдомономолекулярная константа скорости вырожденного электронного обмена, полученная произведением константы скорости второго порядка на концентрацию пептида; Тог. Ттгр, Ттуг - времена ядерной релаксации в соответствующих радикалах. Параметр р относится к поляризации, созданной в Б-парах, и пропорционален амплитуде геминальной поляризации Р°: р=уР°/С0.
Число у показывает соотношение поляризации, созданной в геминапьных ивБ-парах, обычно для триплетного предшественника у имеет значение около 3. В уравнениях (1.12-1.17) параметр Р соответствует определенному типу пептидных радикалов. Для того, чтобы учесть формирование ХПЯ для дипиридила в двух типах радикальных пар (с триптофаном и тирозином), в уравнениях (1.12) и (1.13) использовали значения Р1 и Рг.
На основании численного моделирования (рис. 1.20) с использованием системы уравнений (1.9-1.17) была определена константа скорости реакции внутримолекулярного переноса электрона в дипептиде ТгрН-ТугОН и составила к1=6><105 М'’с-1 при значении рН = 3.0.
Таким образом, реакция переноса электрона с диамагнитной молекулы на радикал может быть зарегистрирована методом ХПЯ, поскольку в результате