Об агрегации в бинарных биополимерных системах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Основным структурным белком, на долю которого приходится около 50 % массы всех водорастворимых белков хрусталика человеческого глаза, является α-кристаллин. Одна из основных функций α-кристаллина – шаперонная, обуславливающая необновляемость белков в процессе жизнедеятельности. α-Кристаллины частично или полностью стабилизируют развернутые белки, препятствуя образования осадка, что способствует сохранению прозрачности хрусталика и снижению риска возникновения ряда заболеваний, в том числе катаракты. С другой стороны, это явление можно рассматривать в рамках материаловедения при  решении вопроса замедления процессов старения полимеров. В данном исследовании на примере бинарной  системы α-лактальбумин–αA-кристаллин рассмотрены способы замедления процесса агрегации α-лактальбумина в растворе. С этой целью экспериментальные данные по скорости изменения процесса агрегации были формализованы, то есть выражены через температуры перехода и функции пластификации  компонентов. Предложенные выражения позволяют уточнить концентрационную зависимость начальной скорости агрегации, ее порядок, а также количественно оценить влияние дозы УФ-облучения на процесс старения системы. Физически полученный результат означает, что повышение содержания α-кристаллина приводит к дополнительному блокированию водородных связей в поверхностных слоях α-лактальбумина и, соответственно, к увеличению пластифицирующего эффекта. Кроме того, полученное выражение энергии активации перестроения цепи полимера позволяет учесть влияние ИК-излучения на развитие так называемой тепловой катаракты (обычно имеет место у стеклодувов, сталеваров, кузнецов, сварщиков и людей других профессий), когда этиологическим фактором являются ИК-лучи с длиной волны от 0,74 до 2,50 мкм, которые свободно проходят через роговую и радужную оболочки, не повреждая их, и в значительной степени адсорбируются хрусталиком, что приводит к его перегреву.

Об авторах

Ю. И. Матвеев

Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля РАН

Email: yu.matveev@mail.ru

Е. В. Аверьянова

Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Email: lena@bti.secna.ru

Список литературы

  1. Павлов М.Р., Николаев Е.В., Андреева Н.П., Барботько С.Л. К вопросу о методике оценки стойкости полимерных материалов к воздействию солнечного излучения (обзор) // Труды ВИАМ. 2016. N 7 (43). С. 98–112. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-7-11-11. URL: http://viamworks.ru/plugins/content/journal/uploads/articles/pdf/987.pdf
  2. Tweeddale H.J., Hawkins C.L., Janmie J.F., Truscott R.J., Davies M.J. Cross-linking of lens crystallin proteins induced by tryptophan metabolites and metal ions: implications for cataract development // Free Radical Research. 2016. Vol. 50. Issue 10. P. 1116–1130. https://doi.org/10.1080/10715762.2016.1210802
  3. Королева И.А., Егоров А.Е. Метаболизм хрусталика: особенности и пути коррекции // РМЖ. Клиническая офтальмология. 2015. Т. 15. N 4. С. 191–195.
  4. Муранов К.О., Островский М.А. Молекулярная физиология и патология хрусталика глаза. М.: Торус Пресс, 2013. 295 с.
  5. Borzova V.A., Markossian K.A., Muranov K.O., Polyansky N.B., Kleymenov S.Yu., Kurganov B.I. Quantification of anti-aggregation activity of UV-irradiated alpha-crystallin // International Journal of Biological Macromolecules. 2015;73:84–91. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.10.060
  6. Bumagina Z.M., Gurvits B.Y., Artemova N.V., Muranov K.O., Yudin I.K., Kurganov B.I. Mechanism of suppression of dithiothreitolinduced aggregation of bovine alpha- lactalbumin by alpha-crystallin // Biophysical chemistry. 2010. Vol. 146. P. 108–117. https://doi.org/10.1016/j.bpc.2009.11.002
  7. Borzova V.A., Markossian K.A., Kurganov B.I. Relationship between the initial rate of protein aggregation and the lag period for amorphous aggregation // International Journal of Biological Macromolecules. 2014. Vol. 68. P. 144–150. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.04.046
  8. Глесстон С, Лейдлер К., Эйринг Г. Теория абсолютных скоростей реакций / пер. с англ. М.: Государственное издательство иностранной литературы, 1948. 584 с.
  9. Matveyev Y.I., Askadskii A.A. Additive scheme for determining the activation energy of low temperature transitions in polymers // Polymer Science U.S.S.R. 1991. Vol. 33. Issue 6. P. 1154–1161. https://doi.org/10.1016/0032-3950(91)90221-B
  10. Matveev Yu.I. Determination of the temperatures of transition into the state of viscous flow, denaturation, and the onset of intensive destruction of proteins with various structures // Polymer Science. Series A. 1997. Vol. 39. Issue 4. P. 476–484.
  11. Matveev Yu.I., Plashchina I.G. Effect of the degrees of polymerization of an enzyme and a substrate on the catalytic activity of the enzyme Polymer Science. Series A. 2012. Vol. 54. Issue 9. P. 718–723. https://doi.org/10.1134/S0965545X1208007X
  12. Matveev Y.I., Grinberg V.Y., Tolstoguzov V.B. The plasticizing effect of water on proteins, polysaccharides and their mixtures. Glassy state of biopolymers food and seeds // Food Hydrocolloid. 2000. Vol. 14. Issue 5. P. 425–437. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(00)00020-5
  13. Колмогоров А.Н. К статистической теории кристаллизации металлов // Известия АН СССР. Серия математическая. 1937. Вып. 3. С. 355–359.
  14. Buera M.P., Roos Y., Levine H., Slade L., Corti H.R., Reid D.S., et al. State diagrams for improving processing and storage of foods, biological materials, and pharmaceuticals (IUPAC Technical Report) // Pure and Applied Chemistry. 2011. Vol. 83. Issue 8. P. 1567–1617.
  15. Чалых А.Е. Диффузия – метод исследования полимерных систем // Высокомолекулярные соединения. Серия С. 2001. Т. 43. N 12. С. 2304–2328.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».