В статье представлена информация о трансляционной диффузии неструктурированного αS-казеина и жесткого глобулярного α-химотрипсина в качестве инструмента для оценки межмолекулярных взаимодействий в водных белковых растворах. Коэффициенты самодиффузии и взаимной диффузии белков были получены методами Ядерного Магнитного Резонанса с Импульсным Градиентом Магнитного Поля (ЯМР ИГМП) и Динамического Рассеяния Света (ДРС). Теоретическое описание экспериментальных данных основывалось на фрикционном формализме неравновесной термодинамики. В результате были получены наборы вириальных коэффициентов, содержащие информацию о различных типах и вкладах межмолекулярных взаимодействий. Вторые вириальные коэффициенты были рассчитаны с помощью модели белок-белкового потенциала средней силы, которая включает в себя описание электростатических и дисперсионных взаимодействий. Предложенный комплексный подход позволил оценить вклады различных взаимодействий и описать межмолекулярные взаимодействия белков, принципиально отличающихся по форме и структуре.
белок-белковые взаимодействия, второй вириальный коэффициент, трансляционная диффузия, ЯМР, ДРС
1. Kuznetsova M., Zaslavsky B.Y., Breydo L., Turoverov K.K., Uversky V.N. Beyond the excluded volume effects: mechanistic complexity of the crowded milieu. Molecules, 2015, vol. 20, pp. 1377-1409.
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. Kuznetsova M., Turoverov K.K., Uversky V.N. What macromolecular crowding can do to a protein. Int. J. Mol. Sci., 2014, vol. 15, pp. 23090-23140.
4. Shaw L.K., Grimsley G.R., Yakovlev G.I., Makarov A.A., Pace C.N. The effect of net charge on the solubility, activity, and stability of ribonuclease Sa. Protein Science, 2001, vol. 10, pp. 1206-1215.
5. Pelegrine D.H.G., Gasparetto C.A. Whey proteins solubility as function of temperature and pH. Food Science and Technology, 2005, vol. 38, pp. 77-80.
6. P. Schmittschmitt, J.M. Scholtz, Protein Science, 2003, vol. 12, pp. 2374-2378.
7. Neal B.L., Asthagiri D., Velev O.D., Lenhoff A.M., Kaler E.W. Why is the osmotic second virial coefficient related to protein crystallization? Journal of Crystal Growth, 1999, vol. 196, pp. 377-387.
8. Wu Z., Bratko D., Prausnitz J.M. Interaction between like-charged colloidal spheres in electrolyte solutions. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 1998, vol. 95, pp. 15169-15172.
9. Dennison M., Masters A.J. High-level virial theory of hard spheroids. Phys. Rev. E, 2011, vol. 84, p. 021709 (1-11).
10. Roosen-Runge F., Hennig M., Zhang F., Jacobs R.M., Sztucki M., Schober H., Seydel T., Schreiber F. High-level virial theory of hard spheroids. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 2011, vol. 108, pp. 11815-11820.
11. 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.
12. Tokuyama M., Oppenheim I. Dynamics of hard-sphere suspensions. Phys. Rev. E, 1994, vol. 50, pp. 16-19.
13. Kusova A.M., Sitnitsky A.E., Idiyatullin B.Z., Bakirova D.R., Zuev Yu.F. The effect of shape and concentration on translational diffusion of proteins measured by PFG NMR. Appl Magn Reson., 2018, vol. 49, pp. 35-51.
14. Coen J., Blanch H.W., Prausnitz J.M. Salting out of aqueous proteins: phase equilibria and intermolecular potentials. AIChE Journal, 1995, vol. 41, pp. 996-1004.
15. Le Bon C., Nicolai T., Kuil M.E., Hollander J.G. Self-diffusion and cooperative diffusion of globular proteins in solution. J. Phys. Chem., 1999, vol. 103, pp. 10294-10299.
16. Haynes C.A., Tamura K., Korfer H.R., Blanch H.W., Prausnitz J.M. Thermodynamic properties of aqueous. alpha-chymotrypsin solution from membrane osmometry measurements. J. Phys. Chem., 1992, vol. 96, pp. 905-912.
17. Israelachvili N. Intermolecular and surface forces. Third edition. Elsevier/Academic Press, University of California Santa Barbara, 2011.
18. Vilker V.L., Colton C.K., Smith K.A. The osmotic pressure of concentrated protein solutions: effect of concentration and pH in saline solutions of bovine serum albumin. J. Colloid Interf. Sci., 1981, vol. 79, pp. 548-566.
19. Farrell Jr.H. M., Malin E.L., Brown E.M., Mora-Gutierrez A. Review of the chemistry of αS2-casein and the generation of a homologous molecular model to explain its properties J. Dairy Sci., 2009, vol. 92, pp. 1338-1353.
20. Sotomayor-Pérez C., Karst J.C., Ladant D., Chenal A. Mean net charge of intrinsically disordered proteins: experimental determination of protein valence by electrophoretic mobility measurements Intrinsically Disordered Protein Analysis, 2012, vol. 2, pp. 331-349.
