В настоящем исследовании основное внимание уделяется получению обобщенной концентрационной зависимости коэффициента самодиффузии (КСД) трипсина и α - химотрипсина в качестве представителей глобулярных сфероидальных белков и фибриногена в качестве примера белка сложного строения, имеющего сильно вытянутую форму с глобулярными и неструктурированными участками. Эксперименты проводились методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) с использованием импульсного градиента магнитного поля (ИГМП). Полученная обобщенная концентрационная зависимость КСД белков проанализирована в рамках феноменологического подхода, основанного на фрикционном формализме неравновесной термодинамики. Показана возможность использования данного феноменологического подхода для белков различной формы и размеров в широком диапазоне концентраций. Определены динамические параметры системы, а именно: коэффициенты трения между молекулами белка и между молекулами белка и растворителем. Предложено качественное объяснение полученных значений.
ЯМР, диффузия, белки, концентрационная зависимость КСД
1. Kuznetsova I. M., Turoverov K. K., Uversky V. N. What Macromolecular Crowding Can Do to a Protein. Int. J. Mol. Sci., 2014, vol. 15, iss. 12, pp. 23090-23140.
2. Zimmerman S. B., Minton A. P. Macromolecular crowding: biochemical, biophysical, and physiological consequences Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 1993, vol. 22, pp. 27-65.
3. Zimmerman S. B., Trach S. O. Estimation of macromolecule concentrations and excluded volume effects for the cytoplasm of Escherichia coli. J. Mol. Biol., 1991, vol. 222, pp. 599-620.
4. Zhou H.X., Rivas G.N., Minton A.P. Macromolecular crowding and confinement: biochemical, biophysical, and potential physiological consequences. Ann Rev Biophys, 2008, vol. 37, pp. 375-397.
5. Vink H. Mutual diffusion and self-diffusion in the frictional formalism of non-equilibrium thermodynamics J.Chem. Soc. Faraday Trans. 1, 1985, vol. 81, pp. 1725-1730.
6. Dixon M., Webb E.C. Enzymes. New York:Academic Press, 1979, 1116 p.
7. Анисимов A.A. Основы биохимии. M.: Высшая школа, 1986, 551 с. [Anisimov A.A. Osnovy biokhimii. Moscow: Vysshaya shkola, 1986, 551 p. (In Russ.)]
8. Fersht A. Enzyme Structure and Mechanism. New York: W H Freeman & Co (Sd), 1985, 475 p.
9. Збарский Б.И., Иванов И.И., Мардашев С.П. Биологическая химия. М.: МЕДГИЗ, 1960, 520 p.
10. Zuev Yu.F., Zakharchenko N.L., Stupishina E.A., Faizullin D.A., Vylegzhanina N.N. Peculiarities of substrate immobilization and the trypsin catalytic activity in reverse microemulsion. Moscow University Chemistry Bulletin, 2003, vol. 44, iss. 1, pp. 13-15. [Zbarskyi B.I., Ivanov I.I., Mardashev C.P. Biologicheskaya khimiya. Moscow: MEDGIZ, 1960, 520 p. (In Russ.)]
11. Dellenback R. J., Chien S. The extinction coefficient of fibrinogen from man, dog, elephant, sheep, and goat at 280 mmu. Proc. Soc. Exp. Biol. Med., 1970, vol. 134, pp. 353-355.
12. Usdin E., Snyder S.H. Frontiers in catecholamine research. International catecholamine symposium, 3rd, University of Strasbourg, 1973, p. 49.
13. Levashov A.V., Khmelnitsky Y. L., Klyachko N. L., Chernyak V. Ya., Martinek K. Enzymes entrapped into reversed micelles in organic solvents: Sedimentation analysis of the protein-aerosol OT-H2O-Octane system J. of Col. and Int. Sci.,1982, vol. 88, iss. 2, pp. 444-457.
14. Siegel L.M., Monty K.J. Determination of molecular weights and frictional ratios of proteins in impure systems by use of gel filtration and density gradient centrifugation. Application to crude preparations of sulfite and hydroxylamine reductases. Biochim. Biophys. Acta, 1966, vol. 112, pp. 346-362.
15. Pettersen E.F., Goddard T.D., Huang C.C., Couch G.S., Greenblatt D.M., Meng E.C., Ferrin T.E. UCSF Chimera-a visualization system for exploratory research and analysis. J Comput Chem., 2004, vol. 25, iss. 13, pp. 1605-1612.
16. Pattabhi V., Ibrahim B. Syed, Shamaladevi N. Trypsin Activity Reduced by an Autocatalytically Produced Nonapeptide. J.Biomol.Struct.Dyn., 2004, vol. 21, pp. 737-744.
17. Capasso M., Rizzi C.M., Menegatti E., Ascenzi P., Bolognesi M. Crystal structure of the bovine α-chymotrypsin:kunitz inhibitor complex. An example of multiple protein:protein recognition sites. J.Mol.Recog., 1997, vol. 10, pp. 26-35.
18. Medved L. V., Weisel J. W. Recommendations for nomenclature on fibrinogen and fibrin. J. Thromb. Haemostasis, 2009, vol. 7, iss. 2, pp. 355-359.
