Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Роль электростатики во взаимодействиях некоторых глобулярных белков Сивожелезов, Виктор Семенович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Сивожелезов, Виктор Семенович. Роль электростатики во взаимодействиях некоторых глобулярных белков : автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук : 03.00.02 / Ин-т биофизики клетки РАН.- Пущино, 1996.- 13 с.: ил. РГБ ОД, 9 97-1/196-X

Введение к работе

Актуальность темы обусловлена тем, что электростатическое поле.белковой молекулы является одной из ее важнейших физико-химических характеристик, во многих случаях определяющей скорость образования, конфигурацию и стабильность белковых комплексов [Rogers, 1986; Honig и Nicholls, 1995]. Поскольку физиологически значимые процессы (ферментативные реакции и ингибирование, перенос электрона между белками, взаимодействия антитело-антиген и гормон-рецептор) протекают при связывании белков в комплексы, понимание электростатических взаимодействий с участием белков является неотъемлемой частью изучения этих процессов, а успехи белковой инженерии последнего десятилетия дают основание использовать теоретические расчеты электростатических взаимодействий для проектирования белков с заранее заданными свойствами [Getzoff, 1992]. В работе рассмотрены два класса реакций с участием белков - ферментативные и реакции межбелкового переноса электрона, которые, помимо физиологического значения, характеризуются наличием наибольшего числа экспериментальных данных по роли электростатики в их функционировании.

Целью работы было изучение роли зарядовых взаимодействий в супероксид-дисмутазной реакции, реакции ингибирования трипсина и реакциях переноса электрона с участием глобулярных гемсодержащих белков, для чего были поставлены следующие задачи:

- рассчитать распределение электростатического поля вокруг

молекулы фермента супероксид-дисмутазы (SOD) с учетом формы молекулы белка, структуры растворителя и дебаевского экранирования противоионами и изучить влияние этих факторов на супёроксид-дисмутазную реакцию;

- теоретически оценить электростатический эффект химической

модификации лизиновых аминокислотных остатков цитохрома С (Cyt С) на скорость переноса электрона в его реакциях с физиологическими партнерами - оксидазой и редуктазой;

- описать наблюдаемые экспериментально зависимости скорости

переноса электрона между (Cyt С) и различными вариантами миоглобина (Mb), а также между цитохромом В5 (Cyt В5) и различными вариантами Cyt С в рамках известных электростатических моделей. Выявить роль индивидуальных аминокислотных остатков изучаемых белков в электростатических взаимодействиях, влияющих на скорость переноса электрона;

- экспериментально определить амплитуду эффекта модификации

трипсина заряженным полимером (полиионом) на скорость реакции трипсина с его соевым ингибитором в зависимости от ионной силы.

Научная новизна работы состоит в том, что в ней на большом количестве экспериментальных данных расчет электростатических полей белковых молекул применен к анализу измеренных термодинамических и кинетических параметров взаимодействий с участием белков. Проведено систематическое изучение влияния на эти параметры различных факторов, к которым электростатические взаимодействия весьма чувствительны: ионной силы, рН, формы белковой глобулы, структуры растворителя и характера распределения зарядов на поверхности белков. В частности, впервые изучены:

- применимость различных электростатических моделей для

описания зависимостей от ионной силы скоростей межбелкового переноса электрона (Mb - Cyt С и Cyt В5 - Cyt С),

- влияние структуры растворителя на супероксид-дисмутазную

реакцию и реакцию переноса электрона между химически модифицированным по лизиновым остаткам Cyt С и его физиологическими редокс-партнерами,

- влияние модификации белка (трипсина) сильно заряженным

полимером на скорость его взаимодействия с другим белком

(соевым ингибитором трипсина).

Понимание механизмов взаимодействия белков с различными лигандами крайне важно для создания белков с заранее заданными свойствами, что и обусловило практическую значимость настоящей работы, одним из результатов которой явилось повышение скорости реакции фермента трипсина с ингибитором более чем на два порядка за счет введения дополнительных электростатических взаимодействий. В связи с успехами, достигнутыми в последние годы в белковой инженерии, управление электростатическими взаимодействиями стало возможно путем точечной замены заряженных аминокислотных остаткоз. Для фермента супероксид-дисмутазы такое повышение эффективности, предсказанное путем электростатических расчетов, наблюдалось в эксперименте [Getzoff и др., 1992]. Выполненное в настоящей работе моделирование электростатических взаимодействий белков электронного транспорта представляет собой неотъемлемую часть работ по созданию молекулярных электронных устройств, составляющих ныне предмет новой междисциплинарной области прикладной науки - молекулярной электроники [Гильманшин и Лазарев, 1987; Nicolini, 1995].

Апробация работы и публикаций. Результаты работы докладывались на Международной конференции по биосенсорам и

биокомпьютерам (Санта-Клара, США, 1988), II Международной конференции по молекулярной электронике и биокомпьютерам (Москва, 1989) и Международной конференции по вычислительной математике "CSAM-93" (Петербург, 1993). Работа была поддержана Государственным комитетом по науке и технике СССР (1939-1990 гг., проект № 89) и Российским фондом фундаментальных исследований (с 1994 г., гранты № 94-04-12471а, № 96-04-48778). По теме работы имеется 9 публикаций, из них статей в отечественных изданиях - 3 и в зарубежных - 4.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора (8 разделов), методической части (5 разделов), результатов и обсуждения (5 разделов), выводов и списка литературы ( и а наименований). Объем диссертации -/уд страниомашинописноготекста. Количество таблиц - У . рисунков - .