Конформационные и спиновые переходы в органических, элементоорганических и координационных парамагнитных зондах по данным спектроскопии ЯМР и ЭПР

• Автор: Новиков, Валентин Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.04, 02.00.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Структура и динамика биологических макромолекул по данным спектроскопии магнитного резонанса

1.1. Основы метода спиновых меток.

1.2. Симуляция спектров ЭПР на основе атомистического моделирования

ГЛАВА 2. Совместное использование методов спиновых меток и молекулярной динамикиЗЗ

2.1. Общая характеристика существующих методов расчета спектров ЭПР спинмеченых макромолекул.

2.2. Стабильные интермедиаты актинмиозинового цикла по данным метода спинметки.

2.3. Анализ траекторий молекулярной динамики.

2.4. Расчет спектров ЭПР из траекторий МД на основе формализма частичного усреднения тензоров.
2.5. Расчет спектров ЭПР из траекторий МД на основе формализма ориентационного
потенциала.
ГЛАВА 3. Метод температурновязкостной зависимости в спектроскопии ЭПР.
3.1. Основы метода температурновязкоегной зависимости.
3.2. Стабильные интермедиаты актинмиозинового цикла.
3.3. Образование белкового комплекса барстарбарназа.
ГЛАВА 4. Использование методов ЯМР для исследования клеточных комплексов переходных металлов
4.1. Современные методики ядерного магнитного резонанса в исследовании макробициклических трисдиоксиматов железаП и кобальтаП
4.2. Конформационная динамика бисклатрохелатов железаН
4.3. Парамагнитные сдвиги в клатрохелатах кобальтаИ
ГЛАВА 5. Магнетохимическое изучение макробициклических трисдиоксиматов кобальтаН
5.1. Магнетохимические характеристики комплекса СоСЬОтзВСНз2.
5.2. Влияние апикальных заместителей на магнитные свойства комплексов с шестью
реберными атомами хлора
ГЛАВА 6. Использование спектроскопии ЭПР для изучения особенностей электронной
структуры клеточных комплексов кобальта и железа.
6.1. Фенолсодсржащне макробнциклнческис трисдиоксиматы.
6.2. Электронная структура инкапсулированного иона кобалыаН в клатрохелатах кобальта
но данным спектроскопии ЭПР.
ГЛАВА 7. Ингибиторы протеазы ВИЧ на основе клеточных комплексов железаИ
7.1. Антиретровирусная терапия ВИЧ.
7.2. Ингибиторы протеазы ВИЧ на основе клеточных комплексов желсзеН
ГЛАВА 8. Экспериментальная часть.
8.1 Приготовление образцов спинмеченых белков.
8.2. Регистрация спектров ЭПР
8.3. Симуляция спектров ЭПР
8.4. Регистрация спектров ЯМР
8.5. Расчет траекторий молекулярной динамики.
8.6. Молекулярный докинг клеточных комплексов железаН в активный центр протеазы
ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Автор считает своим долгом выразить вышеупомянутым коллегам глубокую признательность. Автор также выражает благодарность . Перегудову ИНЭОС РАН, Москва за предоставление приборного времени на спектрометре ЯМР, . Фионову МГУ за помощь в регистрации спектров ЭПР при пониженных температурах и К. А. Лысенко ИНЭОС РАН, Москва за проведение рентгенодифракциоиных исследований и квантовохимических расчетов. Автор особенно благодарен Ю. Е. Иесмелову и Я. В. Ткачеву за неоценимую помощь в работе и плодотворные дискуссии. ГЛАВА 1. Основы метода спиновых меток. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса ЭГ1Р является высокочувствительным методом, часто применяемым для исследования структуры различных классов макромолекул 1,2. Наблюдение сигнала ЭГ1Р требует наличия в исследуемой структуре неспаренного электрона, поэтому наиболее часто этот метод используется для изучения радикалов и ионов переходных металлов. X4 специальнь,х репортерских групп. Рис. Часто используемые спиновые зонды. Рис. Естественно, что, как и все свободные радикалы, иитроксилы обладают повышенной реакционной способностью. В результате взаимодействия с другими молекулами или между собой они теряют парамагнетизм. Для стабилизации нитроксильных спинметок обычно используют экранирование неспаренного электрона объемными метильными группами. Благодаря этому спиновые метки могут в течение длительного времени сохранять парамагнитные свойства. Включение нитроксила в пятичленное пирролидиновое или шестичленное пиперидиновое кольцо ограничивает гибкость спинметки, особенно в случае ненасыщенного пятичленного кольца Рис. Ь, что снижает вырожденность спектров ЭПР. Конкретный выбор репортерских групп определяется задачей исследования 3. Для изучения свойств искусственных и биологических мембран обычно используют жирорастворимые спиновые метки, способные встраиваться в липидный слой мембраны спиновые зонды. Рис. Часто используемые спиновые метки малеинимидная а, метилтиосульфонатная Ь, йодацетамидная с и гидроксисукцинимидная . В последнем случае чаще всего модифицируют остатки аминокислоты цистеина при помощи спинметки, соединенной с малеинимидной, метилтиосульфонатной или йодацетамидной группой Рис. Также иногда используются спинметки на основе гидроксисукцинимида для связывания репортерской группы с остатками лизина Рис. Реакции связывания двух наиболее часто используем,ix спиновых меток с аминокислотными остатками показаны на Рис. Важно заметить, что использование метантиосульфонатной спинметки Рис. За позволяет проводить обратимую модификацию белка мягкое восстановление дисульфидной связи приводит к образованию исходного белка. В году Хаббл с коллегами разработал метод направленного введения сайта связывания спиновой метки в любую часть белковой макромолекулы 4. Этот метод, получивший название ii i i, позволяет путем направленной мутации исключить нативные цистеиновые остатки и ввести новые в интересующий исследователя белковый домен. Реакции тиольнон группы цистеина с метантиосульфонатной а и йодацетамидной спинметками. Например, из х спинмеченых мутантов лизоцимаТ4 совершенно не активны, а еще имеет активность ниже от активности нативного белка 5. Поэтому проведение тестов на сохранение биологической активности абсолютно необходимо как сразу после получения мутантных белков, так и после введения репортерской фунпы. Связанная с белком спиновая метка позволяет зарегистрировать спектр ЭПР, форма которого зависит от подвижности репортерских групп и физикохимических свойств их окружения. Рассмотрим основы теории спектров ЭПР нитроксильных спиновых меток. Проанализируем схему энергетических уровней неспаренного элекфона в молекуле спиновой метки Рис. В отсутствие внешнего магнитного поля энергия свободного электрона не зависит от его ориентации в пространстве. Кроме того, поскольку атом азота, входящий в состав нитроксильного радикала также имеет магнитный момент, он будет оказывать влияние на картину энергетических уровней неспаренного электрона. Следовательно, за Рис. ЭПР.