Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба

Развита теория метода «спектра рассеяния» (CP), позволяющего определять размер и концентрацию частиц или макромолекул в разбавленных растворах. Результаты экспериментального изучения методом CP растворов капсульного белка (КБ) чумного микроба сопоставлены с данными вискозиметрических и седиментацион...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	1990
Автори:	Хлебцов, Н.Г., Никифоров, В.В., Мельников, А.Г., Меркулова, Т.К., Сердобинцев, Л.Н.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1990
Назва видання:	Биополимеры и клетка
Теми:	Структура и функции биополимеров
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153018
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба / Н.Г. Хлебцов, В.В. Никифоров, А.Г. Мельников, Т.К. Меркулова, Л.Н. Сердобинцев // Биополимеры и клетка. — 1990. — Т. 6, № 2. — С. 81-87. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-153018
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1530182019-06-14T01:26:33Z Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба Хлебцов, Н.Г. Никифоров, В.В. Мельников, А.Г. Меркулова, Т.К. Сердобинцев, Л.Н. Структура и функции биополимеров Развита теория метода «спектра рассеяния» (CP), позволяющего определять размер и концентрацию частиц или макромолекул в разбавленных растворах. Результаты экспериментального изучения методом CP растворов капсульного белка (КБ) чумного микроба сопоставлены с данными вискозиметрических и седиментационных измерений. Обсуждаются альтернативные варианты возможной формы и структуры макромолекул КБ в физиологических условиях. Розвинено теорію методу «спектра розсіяння» (CP), що дозволяє визначати розмір і концентрацію частинок або макромолекул у розведених розчинах. Результати експериментального вивчення методом CP розчинів капсульного білка (КБ) чумного мікроба зіставлено з даними віскозиметричних і седиментаційних вимірювань. Обговорюються альтернативні варіанти можливої форми і структури макромолекул КБ за фізіологічних умов. The theory of «scattering spectrum» method is developed which permits size and concentration of particles or macromolecules to be determined in dilute solutions. Experimental results from studies of Yersinia restis capsular protein solusions by the «scatt-ering spectrum» method are compared with viscosimetric and sedimentation measurement data. Alternative variants for possible shape and structure of capsular protein macromolecules under physiological conditions are discussed. 1990 Article Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба / Н.Г. Хлебцов, В.В. Никифоров, А.Г. Мельников, Т.К. Меркулова, Л.Н. Сердобинцев // Биополимеры и клетка. — 1990. — Т. 6, № 2. — С. 81-87. — Бібліогр.: 17 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.000260 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153018 577.322.5:579.842.23 ru Биополимеры и клетка Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Структура и функции биополимеров Структура и функции биополимеров
spellingShingle	Структура и функции биополимеров Структура и функции биополимеров Хлебцов, Н.Г. Никифоров, В.В. Мельников, А.Г. Меркулова, Т.К. Сердобинцев, Л.Н. Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба Биополимеры и клетка
description	Развита теория метода «спектра рассеяния» (CP), позволяющего определять размер и концентрацию частиц или макромолекул в разбавленных растворах. Результаты экспериментального изучения методом CP растворов капсульного белка (КБ) чумного микроба сопоставлены с данными вискозиметрических и седиментационных измерений. Обсуждаются альтернативные варианты возможной формы и структуры макромолекул КБ в физиологических условиях.
format	Article
author	Хлебцов, Н.Г. Никифоров, В.В. Мельников, А.Г. Меркулова, Т.К. Сердобинцев, Л.Н.
author_facet	Хлебцов, Н.Г. Никифоров, В.В. Мельников, А.Г. Меркулова, Т.К. Сердобинцев, Л.Н.
author_sort	Хлебцов, Н.Г.
title	Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба
title_short	Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба
title_full	Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба
title_fullStr	Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба
title_full_unstemmed	Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба
title_sort	спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба
publisher	Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate	1990
topic_facet	Структура и функции биополимеров
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/153018
citation_txt	Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба / Н.Г. Хлебцов, В.В. Никифоров, А.Г. Мельников, Т.К. Меркулова, Л.Н. Сердобинцев // Биополимеры и клетка. — 1990. — Т. 6, № 2. — С. 81-87. — Бібліогр.: 17 назв. — рос.
series	Биополимеры и клетка
work_keys_str_mv	AT hlebcovng spektroskopiâuprugogorasseâniârastvorovkapsulʹnogobelkačumnogomikroba AT nikiforovvv spektroskopiâuprugogorasseâniârastvorovkapsulʹnogobelkačumnogomikroba AT melʹnikovag spektroskopiâuprugogorasseâniârastvorovkapsulʹnogobelkačumnogomikroba AT merkulovatk spektroskopiâuprugogorasseâniârastvorovkapsulʹnogobelkačumnogomikroba AT serdobincevln spektroskopiâuprugogorasseâniârastvorovkapsulʹnogobelkačumnogomikroba
first_indexed	2025-07-14T04:25:42Z
last_indexed	2025-07-14T04:25:42Z
_version_	1837594986509500416
fulltext	Структура и функция биополимеров УДК 577.322.5:579.842.23 Н. Г. Хлебцов, В. В. Никифоров, А. Г. Мельников, Т. К. Меркулова, Л. Н. Сердобинцев СПЕКТРОСКОПИЯ УПРУГОГО РАССЕЯНИЯ РАСТВОРОВ КАПСУЛЬНОГО БЕЛКА ЧУМНОГО МИКРОБА Развита теория метода «спектра рассеяния» (CP), позволяющего определять размер и концентрацию частиц или макромолекул в разбавленных растворах. Результаты экспе- риментального изучения методом CP растворов капсульного белка (КБ) чумного микроба сопоставлены с данными вискозиметрических и седиментационных измерений. Обсуждаются альтернативные варианты возможной формы и структуры макромоле- кул КБ в физиологических условиях. Введение. Исследование физико-химических свойств растворов КБ чум- ного микроба [1—3] имеет немаловажное значение как в теоретиче- ском плане понимания механизмов его функционирования, так и в при- кладном аспекте разработки технологии производства вакцин. Струк- тура водных растворов КБ изучена довольно плохо, что объясняется определенным дефицитом методов, которые сочетали бы теоретическую обоснованность с простотой и доступностью экспериментальной техники. Наряду с традиционными гидродинамическими, седиментационны- ми и оптическими методами [4] в последнее время в биофизических исследованиях используется метод квазиупругого рассеяния света (спектроскопия оптического смешения — СОС) [5—8], который реали- зуется на специальной и пока малодоступной аппаратуре. В работе [9] для определения параметров надмолекулярных струк- тур (HMC) в растворах синтетических и биополимеров был предложен метод CP, который развивал идеи, изложенные в [10]. В отличие от COC метод CP основан на измерении спектральной зависимости упру- гого рассеяния [11] и экспериментально реализуем на обычных нефе- лометрах и спекгрофлюориметрах. Теория и экспериментальная реализация метода CP во многом ана- логична методу спектра мутности [12], в котором средние размеры и концентрация частиц дисперсной системы определяются по спектраль- ной зависимости ее оптической плотности. Сопоставление методов CP и спектра мутности [12] дано в [9], там же обоснована целесообраз- ность использования CP для исследования разбавленных полимерных растворов. Здесь мы отметим следующее. Как указано в [9], для раз- бавленных дисперсных систем ограничения метода [12] связаны с гра- ницей чувствительности применяемых спектрофотометров. При иссле- довании надмолекулярных и тем более молекулярных характеристик разбавленных, т. е. практически прозрачных полимерных растворов, ошибки определения логарифмической производной (волнового экспо- нента [12]) оптической плотности становятся неприемлемо большими. С физической точки зрения это означает, что для прозрачных систем предпочтительнее измерять не слабые уменьшения прямого светового пучка, а более существенные изменения в интенсивности рассеянного света. Для этой цели используется стандартная чувствительная техни- ISSN 0233-7057. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1990. т. G. № 2 б — 9-923 8ί ка (фотоумножители и т. п.), поскольку нет проблем засветки мощным прямым пучком. Таким образом, сохраняя некоторые методические преимущества спектра мутности [12], метод CP позволяет охарактери- зовать надмолекулярные или молекулярные параметры сильно разбав- ленных прозрачных полимерных растворов. В отличие от методов спект- ра мутности или СОС, в методе CP информация о среднем размере, числовой и массово-объемной концентрации HMC или больших мак- ромолекул «извлекается» из спектральной зависимости эффекта вну- тричастичной (внутримолекулярной) интерференции [11]. Естественно, что информационные и методические возможности COC гораздо бога- че CP, но, учитывая простоту реализации метода CP, его развитие и использование в качестве простого экспериментального теста [9, 10] можно признать целесообразным. В данной работе мы развиваем теорию [9] и уточняем границы применимости приближенных функций светорассеяния, введенных в [9]. Применение метода иллюстрируется исследованием водных раст- воров КБ чумного микроба. Следует подчеркнуть, что теоретическая разработка и экспериментальная реализация метода CP достаточно универсальны и могут быть использованы в других задачах исследова- ния структуры разбавленных растворов биополимеров. Теория. Спектральную зависимость однократного упругого рассея- ния можно представить в виде [9, 10] 82 ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1990. т. 6. № 2 где θ — угол рассеяния; R(S)—отношение Релея; R0— не зависит от длины волны в вакууме λ, а показатель степени (экспонент рассеяния [10]) является функцией дифракционного размера частиц χ=2ηαοΠ\/λ (а 0 — радиус сферы эквивалентного объема) и их относительного по- казателя преломления т = п 2 / п і . На ограниченном интервале длин волн i^^cons t , поэтому в логарифмических координатах спектр (1) имеет вид прямой с угловым наклоном w = ·—d(\n R)/d(In λ). Следовательно, измерение ^ ( Θ ) и использование соответствующей теоретической ка- либровки позволяют определить средний размер частиц аналогично ме- тоду спектра мутности [12]. Для ансамбля невзаимодействующих час- тиц в приближении однократного рассеяния (разбавленные системы) отношение Релея можно представить в виде Теоретическая зависимость w от χ и θ может быть рассчитана соглас- но (1) — (3) по формуле Поскольку определение дифракционного размера я по (1), (4) не тре- бует знания концентрации, абсолютное измерение R(Q) позволяет рас- считать числовую N и массово-объемную с концентрации частиц по со- отношениям, следующим из (2), (3) (вывод аналогичен [9]) : где d2 — плотность вещества; λ — среднегеометрическая длина волны [9], функции G2 и G3 равны Для дисперсий «мягких» [11, 13] частиц или раствора макромолекул ( і ) (2) где λ = (m2—1)/(т2+2)у N — концентрация частиц; и ι — нормирован- ная индикатриса, связанная с элементом матрицы рассеяния 5 ц ( 0 ) [11]: (3) (4) (5) (6) (7) G1 выражается через форм-фактор рассеяния G2(Θ) и формулы (2), (4) — (7) сводятся к результатам [9]. Если частицы дисперсной системы гидратированы или представля- ют собой некомпактные агрегаты микроструктур, то параметр а в (6) должен быть заменен на (8) где v2y V\ — парциальные удельные объемы вещества частиц и раство- рителя (d2—v~l 2)\ т>2 — относительный показатель преломления веще- ства в конденсированном состоянии; δ — степень гидратации (или им- PIIC. 1. Зависимость экспонента рассеяния tc· (90) от д и ф р а к ц и и / т о г о размера χ при разных факторах формы сфероидальных частиц: ρ= 1 ( / ) , 3 (2)у 5 (3)у 10 (4), 20 (5)\ 6—8 — зависимость до (0) от универсального параметра q — 2ka0s[n(Q/2) для сфер с относительным показателем преломления т= 1,01 (6), 1,15 (7, 8). Угол рассеяния 0 = = 9 0 ° (6, 7) и 4 5 ° (8), расчет в приближении Р Д Г для хаотической ориентации (1— 5) и по теории Ми (6—5) Fig. 1. Sca t t e r ing exponent w (90) dependence on d i f f rac t ion size χ for d i f fe ren t shape factor of spheroidal part ic les: p=\ (I)y 3 (2 ) , 5 (3) y 10 (4 ) , 20 (5) ; 6-8 —w (0) depen- dence on universal pa rame te r q = 2ka0s'm (0/2) for spheres with relat ive index of re f rac- t ion m = 1 . 0 1 (6)y 1.15 (7, 8) . Sca t t e r ing ang le 0 = 9 0 ° (6, 7) and 4 5 ° (5), ca lcula t ion in R D G appro f ima t ion for r andom or ienta t ion (1-5) and by the Mie theory (6-8) Рис. 2. Зависимость характеристических функций спектра рассеяния G j (1), G2 (2) и G3 (3) от до (90) для шаров с т= 1,01 (сплошные линии) и 1,15 (штрихи) . Расчет по теории Ми, 0 = 90 υ Fig. 2. Dependence of «sca t te r ing spect rum» character is t ic func t ions Gi ( / ) , G2 (2) and G3 (3) on до (90) for spheres with //z = 1.01 (solid lines) and 1.15 (dashed l ines) . Calcu- lat ion by the Mie theory, θ = 9 0 υ где К — оптическая константа [14]; M — молекулярная масса. Характеристические функции CP (аналоги Gi — G3) были рассчи- таны в [9] для мягких сферических частиц и угла рассеяния Θ = 45°. В данной работе мы анализировали влияние формы частиц (в прибли- жении РДГ [13, 15]), показателя преломления (плотности упаковки структурных элементов) и угла рассеяния на экспонент рассеяния и G1 — G3. На рис. 1 представлены теоретические калибровки ау(90) — χ для частиц разной степени анизодиаметричности (расчеты для сплюснутых ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И К Л Е Т К А . 1990. т. 6. № 2 6 * 83 мобилизации растворителя) [4, 12]. В случае макромолекулярного ра створа второе соотношение в (5) можно привести к известной форму ле Г14] частиц аналогичны кривым 1—5 и не приводятся). Влияние показате- ля преломления иллюстрируется сопоставлением расчета для мягких шаров (кривая 6, приближение РДГ) с расчетом по точной теории Ми [11] (кривая 8, 7) для абсолютно плотной упаковки (6 = 0) с типичным значением W2 = 1 , 1 5 для всел биополимеров [4, 11]. Калибровка 6 яв- ляется практически универсальной и пригодна для любых углов рас- сеяния. Свойство инвариантности относительно q = 2xs'm (Θ/2) и фор- Ha рис. 2 дается сравнение приближенных (РДГ) [9] и точных функций для т = 1 , 0 1 и 1,15 (теория Ми). Данные рис. 1—2 подтверж- дают предположение [9] о возможности использования приближенных универсальных функций и формул пересчета [9] для любых m ^ 1,15 и углов рассеяния. Рис. 3 вместе с данными рис. 1 дает представление о влиянии фор- мы частиц на характеристические функции CP Gι — G3 (нормировка выполнена на соответствующие значения для сфер). Материалы и методы. . Э к с п е р и м е н т . КБ выделяли и:> культуральнои жид- кости вакцинного штамма EB, полученного из НИИ эксперим. генетики, по методу, указанному 'в [3, 16]. Электрофорстические и хроматографические анализы препара- тов выполняли на аппаратуре и по методикам [3, 16]. Вискозиметрические измерения проводили на вискозиметре Убсллоде (модифицированном на малый объем ~ 3 мл) при 2 0 ± 0 . 1 °С в 0,1 M NaCl , рН 7,2 (растворитель А) , или 8 M мочевине с 0,1 M β-меркаптоэтанолом (растворитель Б) для нахождения молекулярной массы по Тэн- форду [4]. Константу седиментации S0 определяли на аналитической ультрацентрифу- ISSN 0233-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1990. т. G. № 2 Рис. 3. Зависимость функций G1 (1—3), G2 (Г—3') и G3 (1"—3") от фактора формы вытянутых частиц для систем с экспонентом рассеяния w (90) 3,5 (1—1"), 3 (2—2"), 2 (3—3") Fig. 3. Func t ions G1 (1—3), G2 (l'—3f) and G3 (l"—3") dependence on shape fac tor of p ro la te par t ic les for sys tems wi th sca t t e r ing exponent ш (90) = 3 . 5 (1 — 1"), 3 (2—2") , 2 (3—3"). Рис. 4. Спектр рассеяния К Б в растворителях А (1—4) и Б (5). Концентрация белка 0,1 ( / , 5), 0,05 (2), 0,025 (3), 0,01 (4) мг /см 3 Fig. 4. Sca t t e r i ng spec t rum of capsu la r protein in so lvents A ( /—4) and B (5). Pro te in concent ra t ion 0.1 (1, 5), 0.05 (2), 0.25 (3), 0.01 (4) m g / c m 3 мулы пересчета характеристических функций для любого угла Θ об- суждались в [9]. Отметим, что в соотношении (11) работы [9] имеют- ся опечатки, которые должны быть исправлены следующим образом (обозначения [9]) Значение TW11 = Al1 с учетом средней молекулярной массы одного ами- нокислотного остатка 103 (по данным аминокислотного анализа) соста- вило Ali = 3,6 · 106. Во втором способе использовали измеренные значе- ния [η] = 4 7 6 см3/г (растворитель А) и константы седиментации S0 = = 13,45 [2]. Значение M = M2 = 3,6· IO6 нашли по уравнению Шераги—- Манделькерна ([4], формула (12.29)), учитывая нечувствительность параметра β [4] к форме и степени гидратации молекул и принимая для него среднее значение 2,2· IO6 [4]. Наконец, в третьем методе зна- чение Л ^ = М3 = 2,44· IO6 определяли по данным спектра упругого рас- сеяния (уравнение (9)): R (90) = 6 4 · 10~6 см"1, /^=6,55- IO"7 см2/г2, с = = 10~4 г/см3, при этом для инкремента показателя преломления при- нимали типичное значение для всех белков 0,18 см3/г [17]. Таким об- разом, значение Aiз, имеющее смысл средневесового [4], оказалось при- мерно на 30 % ниже совпадающих значений Aii и M2 по данным виско- зиметрии и седиментации. Показано [3, 16], что при определенных ус- ловиях КБ полностью термодиссоциируется на тетрамеры, димеры или субъединицы массой порядка 14 000. Частичная деполимеризация об- разцов, установленная по данным электрофореза в полиакриламидном геле, могла быть причиной расхождения Ai1, M2 и Ai3. Значение характеристической вязкости КБ более чем на два по- рядка превышает типичное значение для всех глобулярных белков [4]. Как известно, причиной этого может быть либо сильная анизодиаме- тричность жесткой компактной структуры, либо высокая степень гид- ратации [4]. Выбор между этими альтернативами или поиск иной мо- жет быть сделан с привлечением данных СР. На рис. 4 представлены спектры рассеяния в буфере А для ряда концентраций КБ в логарифмических координатах Ig R (90) — Ig λ. Экспериментальное значение экспонента ι ^ (90)=3 ,6 . Учитывая нечув- ствительность w к вариациям т в первом приближении для дифракци- онного параметра χ находим значение X = OJ (рис. 1) и для радиуса сферы эквивалентного объема сг0 = 41 им (λ = 490 нм). Второй способ оценки геометрических параметров частиц является более универсаль- ным и основан на самых общих свойствах форм-фактора рассеяния [14]. Учитывая, что значение близко к релеевскому пределу W = = 4, можно показать, что независимо от формы радиус инерции час- тиц дается формулой ISSN 0233-7G57. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1990. т. G. .№> 2 85 где k — волновое число в среде, и вторая часть (11) справедлива для в = 90°. Расчет по (11) дает aG = 32 нм. Отношение (aG/a0)2 = 0,61, что совпадает с теоретическим значением 0,6 [17]. Рассмотрим теперь воз- ( U ) ге « В е с к т а п » (США) [2]; аминокислотный состав — на анализаторе Д-500 (США) но стандартной методике. Спектры упругого рассеяния под углом 90° измеряли на спектрофлюориметре Hitachi M P F - 4 в интервале длин волн 400—600 нм в стандартных прямоугольных кюветах (10 мм). Калибровку по бензолу спектроскопической чистоты проводили, используя указанные в [14] значения отношения Рслея для 6 длин воли. Абсолютные значения R(B) для К Б получали, вычитая спектр рассеяния растворителя и у м н о ж а я на калибровочный множитель по бензолу. Измерения осуществляли в водных, водно- солевых (0,001 — 1 M NaCl) растворах К Б и растворах К Б в 8 M мочевине. Верхний предел концентрации К Б в растворе обычно составлял 0,2 мг/мл, нижний определялся чувствительность прибора. Результаты и обсуждение. Молекулярную массу КБ определяли тремя методами. В первом — измеряли характеристическую вязкость [η] в растворителе Б и рассчитывали число аминокислотных остатков по формуле (10) где N0— число Авогадро. Правая часть на основе данных вискозиме- трии и CP (L = y ' l2aG ) равна примерно 4, в то время как левая часть (12) не может превышать 2,5 при ρ— 1. Таким образом, ни один из рассмотренных вариантов не соответ- ствует в точности данным CP, вискозиметрии и седиментации. Ближе всего к значению aG по CP находится оценка ао γιο [η] для модели клубка. Альтернатива, учитывающая гидратацию, приводит к столь большим значениям б, которые по существу означают отсутствие ком- пактной структуры. Учитывая, что экспонент рассеяния в 8 M мочевине (рис. 4) практически такой же, как в растворителе А, можно предпо- лагать, что четвертичной структуре КБ более всего соответствует мо- дель асимметричного клубка. В работе [16] на основе исследования термодиссоциации КБ в вод- но-солевом фосфатном буфере (до тетрамеров), а также в присутствии 7 M мочевины (до димеров) или ОД %-ного DS-Na (до мономеров) вы- сказано предположение, что структурными элементами КБ являются димеры субъединиц (связанных гидрофобными контактами), которые, в свою очередь, ассоциированы в четвертичную структуру при ведущей роли водородных связей. Не исключено, что четвертичная структура КБ собрана непосредственно из тетрамеров, до которых термодиссоци- ирует КБ в обычном буфере А. Однако в любом случае, по данным CP, структурная организация КБ не может соответствовать модели жесткой асимметричной частицы. E L A S T I C S C A T T E R I N G S P E C T R O S C O P Y O F Y E R S I N I A P E S T I S C A P S U L A R P R O T E I N S O L U T I O N S N. G. Kh leb t sov , V. V. Nikiforov, A. G. M e l n i k o v , Т. K. M e r k u l o v a , L. N. Serdobintsev - I n s t i t u t e of Biochemis t ry and Phys io logy of P l a n t s and Mic roorgan i sms , Academy of Sciences of the U S S R , S a r a t o v Al l -Union Ins t i tu te «Microbe», Sa r a tov S u m m a r y The theory of «sca t t e r ing spec t rum» method is developed which permi t s size and con- cen t ra t ion of par t ic les or macromolecu les to be determined in di lute solut ions . Exper i - m e n t a l r esu l t s f rom s tudies of Yersinia rest is capsu la r protein solus ions by the «scatt- e r ing spec t rum» method are compared wi th viscosimetr ic and sed imenta t ion m e a s u r e m e n t data. A l t e rna t ive v a r i a n t s for possible shape and s t ruc tu re of capsu la r prote in mac romo- lecules under physiological condi t ions are discussed. 8 6 ISSN 0233-7&57. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1990. т. G. № 2 можные альтернативы в оценке четвертичной структуры КБ, учитывая значения молекулярной массы (M1—Ai3) и радиуса инерции. Вариант глобулярной сферической частицы неприемлем ни по зна- чениям [η], ни по значениям а с = 7,7 нм (минимальная оценка для ну- левой гидратации). Для модели гибкого хаотического клубка ас можно оценить по значениям [η] согласно уравнению (23.5) [17], что дает а с = 50—56 нм (ξ = 0,775—0,875 [17]). Оценка aG по коэффициенту се- диментации (уравнение (22.25) [17]) дает еще большее значение 94 нм. Наконец, для модели твердой палочки значение максимального пара- метра Симхи ν = [η ] / ν 2 оказывается порядка 650, что соответствует осе- вому соотношению порядка ρ = 1 0 0 , длине частицы порядка 430 нм и радиусу инерции aG = L/y 12—124 нм. Это значение почти в 4 раза пре- вышает оценку по данным СР. Неприемлемость данной модели очевид- на также из следующих соображений. Комбинируя формулы для гид- родинамического объема и радиуса инерции [4, 17], можно получить (12) С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы 1. Bennet L. G., Tornnabene Т. G. Charac te r i za t ion of the an t igen ic subun i t s of the envelope protein of Yersinia pestis / / J. B a c t e r i o l — 1974.— 117, N 1 — P . 48—54. 2. Вейнблат В. И., Никифоров В. В., Кормилицин А. В. Гидродинамическая характе- ристика капсульного антигена возбудителя чумы // Вопр. генетики, молекуляр. био- логии и микробиологии чумы и холеры.— Саратов : Изд-во ин-та «Микроб», 1985.— С. 37—42. 3. Некоторые физико-химические особенности капсульного белка чумного микроба / ГІ. И. Анисимов, Л . Н. Сердобинцев, Ю. В. Иванов и др. // Молекуляр . генетика, микробиология и вирусология.— 1987.— № 2.— С. 24—27. 4. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия.— М. : Мир, 1984.— Т. 2.— 493 с. 5. Dynamic l ight sca t te r ing . Appl ica t ions of photon corre la t ion spect roscopy / Ed. R. Pecora .— New York; London: P l enum press, 1985.— 420 p. 6. Исследование полидисперсных растворов актина методами квазиупругого рассея- ния / П. Д . Добычин, А. В. Ломакин, В. А. Мевх и др. // Биополимеры и клетка.— 1986.—2, № 1,—С. 23—29. 7. Конформационные изменения липопротеинов высокой плотности в процессе насы- щения холестерином / В. А. Носкин, Г. Е. Шмелев, А. В. Л о м а к и н и др. / / Там ж е . — № 6 .—С. 293—301. 8. Распределение плазменных липопротеидов по размерам / В. Т. Лозовский, Г. Е. Шме- лев, В. А. Носкин и д р . / / Б и о ф и з и к а — 1987.—32, № 2 . — С . 285—291. 9. Определение параметров надмолекулярных структур в разбавленных растворах полимеров методом спектра рассеяния / В. И. Кленин, Η. Г. Хлебцов, А. В. Севе- ринов, Л. Г. Л е б е д е в а / / В ы с о к о м о л е к у л я р . соединения.— 1987.— 20, № 9.— С. 2136—2141. 10. Bhainafiar Н. L., Heller \Г. Theoretical inves t iga t ions on the l ight sca t t e r ing of spheres. XIV. Wave leng th exponent of d i f fe rent ia l s ca t t e r ing spectra for an a n g l e of observa t ion of 90° / / J . Chem. P h y s . - 1964,— 40, N 2 , — P . 480—483. 11. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами.— М. : Мир, 1986,—660 с. 12. Кленин В. И., Щеголев С. Ю., Лаврушин В. И. Характеристические функции све- торассеяния дисперсных систем.— Саратов : Изд-во Сарат . ун-та, 1977.— 176 с. 13. Kerker М. The sca t t e r ing of l ight and other e lec t romagnet ic rad ia t ions .— New York; London: Acad, press, 1969,—660 p. 14. Эскин В. Ε. Рассеяние света растворами полимеров.— Л. : Наука , 1986.— 288 с. 15. Хлебцов II. Р. Матрица рассеяния для анизотропных эллипсоидов, сравнимых с длиной волны света // Оптика и спектроскопия.— 1979 — 46, № 2 . — С. 341—345. 16. Исследование процессов диссоциации-ассоциации капсульного антигена чумного микроба / А. Г. Дубичев, Л . Н. Сердобинцев, Е. Д . Воронцов и др. // Иммунология и специфическая профилактика особо опасных инфекций.— Саратов : Изд-во ин-та «Микроб», 1986.—С. 99—105. 17. Тснфорд Ч. Физическая химия полимеров.— М. : Химия, 1965.— 772 С. Ин-т биохимии и физиологии растений Получено 11.11.88 и микроорганизмов АН СССР, Саратов Всесоюз. науч.-исслед. противочум. ин-т «Микроб», Саратов УДК 577.37 Г. П. Горбенко, В. И. Древаль ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТГЕМОГЛОБИНА С ФОСФОЛИПИДНЫМИ ВЕЗИКУЛАМИ Методом равновесной адсорбции исследовали связывание мет гемо глобина с фосфати- дилхолиновыми липосомами. Определение термодинамических параметров комплексо- образования проводили в рамках двухмерной решеточной модели внедрения белка в фосфолипидный бислой. Показано, что эта модель может быть применена для анализа взаимодействия интегральных белков с липидным матриксом мембран. В настоящее время для исследования основных принципов формирова- ния надмолекулярной структуры биомембран широко используются мо- дельные системы. Одним из важных аспектов их применения является изучение термодинамических параметров образования липид-белковых комплексов. Среди имеющихся моделей адсорбции наиболее адекват- ное описание комплексообразования в липид-белковых системах дают предложенные Станковски [1, 2] двухмерные решеточные модели, учи- ISSN 0233-7G57. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1990. т. G. .№> 2 87

Спектроскопия упругого рассеяния растворов капсульного белка чумного микроба

Репозитарії

Схожі ресурси