Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии

Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии

Методом временной диэлектрической спектроскопии изучена пространственная структура про­тамина. Показано, что протамины в водных растворах имеют ярко выраженную неглобулярную структуру....

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Date:1999
Main Authors: Охотникова, Л.К., Шерчкова, Е.В., Цыганков, В.С.
Format: Article
Language:Russian
Published: Інститут молекулярної біології і генетики НАН України 1999
Series:Биополимеры и клетка
Subjects:
Структура и функции биополимеров
Online Access:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/156540
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии / Л.К. Охотникова, Е.В. Шерчкова, В.С. Цыганков// Биополимеры и клетка. — 1999. — Т. 15, № 4. — С. 280-282. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-156540
record_format dspace
spelling irk-123456789-1565402019-06-19T01:26:35Z Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии Охотникова, Л.К. Шерчкова, Е.В. Цыганков, В.С. Структура и функции биополимеров Методом временной диэлектрической спектроскопии изучена пространственная структура про­тамина. Показано, что протамины в водных растворах имеют ярко выраженную неглобулярную структуру. Методом часової діелектричної спектроскопії вивчено просто­ рову структуру протаміну. Показано, что протамінам у водних розчинах притаманна яскраво виражена неглобулярна структура. In this work aqueous solution of protamine was investigated using the time domain reflectrometry method. It was shown that in the aqueous solution the conformation of protamine differs from globular proteins conformation. 1999 Article Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии / Л.К. Охотникова, Е.В. Шерчкова, В.С. Цыганков// Биополимеры и клетка. — 1999. — Т. 15, № 4. — С. 280-282. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.000525 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/156540 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
Охотникова, Л.К.
Шерчкова, Е.В.
Цыганков, В.С.
Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии
Биополимеры и клетка
description Методом временной диэлектрической спектроскопии изучена пространственная структура про­тамина. Показано, что протамины в водных растворах имеют ярко выраженную неглобулярную структуру.
format Article
author Охотникова, Л.К.
Шерчкова, Е.В.
Цыганков, В.С.
author_facet Охотникова, Л.К.
Шерчкова, Е.В.
Цыганков, В.С.
author_sort Охотникова, Л.К.
title Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии
title_short Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии
title_full Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии
title_fullStr Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии
title_full_unstemmed Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии
title_sort изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии
publisher Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
publishDate 1999
topic_facet Структура и функции биополимеров
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/156540
citation_txt Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии / Л.К. Охотникова, Е.В. Шерчкова, В.С. Цыганков// Биополимеры и клетка. — 1999. — Т. 15, № 4. — С. 280-282. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series Биополимеры и клетка
work_keys_str_mv AT ohotnikovalk izučenieprostranstvennojstrukturyprotaminametodomvremennojdiélektričeskojspektroskopii
AT šerčkovaev izučenieprostranstvennojstrukturyprotaminametodomvremennojdiélektričeskojspektroskopii
AT cygankovvs izučenieprostranstvennojstrukturyprotaminametodomvremennojdiélektričeskojspektroskopii
first_indexed 2025-07-14T08:52:44Z
last_indexed 2025-07-14T08:52:44Z
_version_ 1837611787220942848
fulltext I S S N 0233-7657. Биополимеры и клетка. 1999. Т. 15. № 4 СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ БИОПОЛИМЕРОВ Изучение пространственной структуры протамина методом временной диэлектрической спектроскопии Л. К. Охотникова, Е. В. Шерчкова, В. С- Цыганков Ростовский государственный университет Пр. Стачки, 1 9 4 / 1 , Ростов-на-Дону, 344090, Россия Методом временной диэлектрической спектроскопии изучена пространственная структура про­ тамина. Показано, что протамины в водных растворах имеют ярко выраженную неглобулярную структуру. Введение. Протамины относятся к классу низкомо­ лекулярных аргинин-богатых ядерных белков, ас­ социирующихся с Д Н К . Их роль заключается в «упаковке» Д Н К в очень компактную форму с образованием стабильного и неактивного комплек­ са протамин—ДНК [1 , 2 ] . Существует предполо­ жение, что фосфорилированные протамины служат для «корректного» связывания протаминов с Д Н К , дефосфорилированные — активны на последней стадии компактизации Д Н К [2 ]. Хотя роль прота­ минов в хроматине достаточно хорошо изучена (см., например, [3—6]) , структура образуемого комплекса протамин—ДНК и самого протамина обсуждается и по сей день. В данной работе пред­ принята попытка изучения третичной структуры протамина в водном растворе методом временной диэлектрической спектроскопии (ВДС). Условия эксперимента . Для проведения экспе­ римента использован ядерный белок протамин про­ изводства фирмы «Sigma» (США). Использовали растворы белка в дистиллированной воде с концен­ трацией 2 %, для температурных исследований готовили трициновый буферный раствор (0,05 М, рН 7,3) [7 ] . Измерения проводили на автоматизи­ рованном временно-диэлектрическом (ВД) спект­ рометре, созданном на базе отечественного серий­ ного прибора Р5-11 и управляющего компьютера © Л. К. О Х О Т Н И К О В А , Е. В. Ш Е Р Ч К О В А , В. С Ц Ы Г А Н К О В , 1999 Pentium 166. Диапазон перекрываемых частот, до­ стигаемый с помощью данного спектрометра, со­ ставляет 2 - 1 0 5 — 3 - 1 0 9 Гц. ВД-спектрометр позволя­ ет также проводить измерения в широком интерва­ ле характеристических времен который можно условно разделить на два диапазона: первый — быстрых процессов (10~ 8—10~ 1 0 с) и второй — мед­ ленных процессов (10~ 6—10~ 8 с) . Диэлектрические измерения проводили в диапазоне частот 5 - Ю 5 — 6 - Ю 8 Гц, что соответствует /^-дисперсии растворов белков. Для повышения разрешающей способности спектрометра применен дифференциальный метод измерений [8, 9 ] с неэквидестантной выборкой сигнала [10] . Интервалы между выборками состав­ ляли: со, = 0 , 2 8 ; с о 2 = 1 , 4 и а>3 = 7,0 не при общем количестве выборок N = 1 0 0 0 И накоплений М = = 100 . Е м к о с т ь и з м е р и т е л ь н о й я ч е й к и С = = 0,099 пФ. В качестве эталонного образца приме­ няли диоксан с ер = 2,26. Результаты и обсуждение . Экспериментально получены температурные зависимости времен ре­ лаксации if молекулы протамина и ее эффективно­ го объема УЭффу который вычисляется из соотноше­ ния где К э ф ф — эффективный объем макромолекулы; rj — вязкость растворителя (температурная зависи­ мость вязкости воды приведена на рис. 1); кТ — энергия Больцмана. 280 И З У Ч Е Н И Е П Р О С Т Р А Н С Т В Е Н Н О Й С Т Р У К Т У Р Ы П Р О Т А М И Н А г3,не rj, сП Проведенные ранее измерения т? для различ­ ных глобулярных белков [9 ] показали, что в обла­ сти нативного состояния белковой глобулы значе­ ния тР(Т) линейно уменьшаются и могут быть охарактеризованы энергиями активации АЕХ, зна­ ч е н и я к о т о р ы х н а х о д я т с я в и н т е р в а л е 18 — 21 к Д ж / м о л ь . Совокупность экспериментальных данных свидетельствуют о том, что в области нативного состояния белка в диапазоне характери­ стических времен 10~ 7—10" 8 имеет место враща­ тельное движение жестких дипольных макромоле­ кул в вязкой среде. Вблизи области тепловой дена­ т у р а ц и и наблюдается а н о м а л ь н о е у в е л и ч е н и е значений / . Из этого следует вывод о том, что, например, для Р Н К а з ы А при денатурационном переходе не происходит смены механизма поляри­ зации, а отмечается резкое увеличение объема макромолекулы за счет внутримолекулярных пере­ строек. Если при этом не наблюдается перехода глобула—клубок, то, по-видимому, белок находит­ ся в так называемом состоянии «расплавленной глобулы» [11] . При дальнейшем увеличении тем­ пературы происходит второе скачкообразное возра­ стание параметра тР с последующим резким умень­ шением. Появляется быстрая релаксационная ком­ п о н е н т а , то е с т ь г л о б у л я р н а я с т р у к т у р а «разваливается» и переходит в состояние клубка с сегментальным движением и довольно свободной подвижностью боковых групп [9 ]. Экспериментально полученные температурные зависимости т?, Уэфф для водного раствора протами­ на приведены на рис. 1 и 2. Видно, что характер этих зависимостей резко отличается от вышеопи­ санных. Понятно, что характер зависимостей И, ^ ? Ф Ф н е может описывать глобулярного состояния протаминов. По-видимому, в водных растворах протамины находятся в конформационном состоя­ нии «статистического клубка», структура которого определяется главным образом электростатически­ ми силами и Ван-дер-Ваальсовым взаимодействием [12] . Последние быстро убывают с увеличением расстояния между взаимодействующими группами и поэтому даже небольшое набухание макромоле­ кулы с повышением температуры может быть до­ статочным для их резкого ослабления [13] . Такое предположение может объяснить полученные тем­ пературные зависимости. Правда, остается неясной природа участка температурных зависимостей при Г = 50—60 °С ( р и с 1, 2 ) . Можно предположить также , что в этом температурном диапазоне макро­ молекула протамина находится в квазиравновесном состоянии, где силы отталкивания и притяжения взаимокомпенсируются, т. е. молекула протамина в диапазоне температур 50—60 °С имеет 0 - т о ч к у и 281 О Х О Т Н И К О В А Л. К., Ш Е Р Ч К О В А Е. В . , Ц Ы Г А Н К О В В. С. переходит в состояние идеального гауссовского клубка [12] . Данное предположение требует даль­ нейшего осмысления, постановки новых экспери­ ментов с привлечением методов молекулярной ди­ намики и будет подробно рассмотрено в следующих работах. В заключение авторы выражают благодарность В. К. Рыбину и Ю. Е. Чернышу за полезное обсуждение данной работы. Л. К. Охотнікова, О. В. Шерчкова, В. С. Циганков Вивчення просторової структури протаміну методом часової діелектричної спектроскопії Резюме Методом часової діелектричної спектроскопії вивчено просто­ рову структуру протаміну. Показано, что протамінам у водних розчинах притаманна яскраво виражена неглобулярна структура. L. К. Ochotnikova, Е. V. Sherchkova, V. S. Tsygankov The time domain reflectrometry studies of spatial structure of protamine Summary In this work aqueous solution of protamine was investigated using the time domain reflectrometry method. It was shown that in the aqueous solution the conformation of protamine differs from glo­ bular proteins conformation. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Hecht N. В. Mammalian protamines and their expression / / Histones and other basic nuclear proteins / Eds L. S. Hnilica, G. S. Stein, J. L. Stein.—Boca Raton: CRC press, 1989.—P. 3 4 7 — 3 7 3 . 2. Oliva R. F., Dixon G. H. Vertebrate protamine genes and the histone-to-protamine replacement reaction / / Progr. Nucl. Acids Rees. Мої. B io l .—1991 .—40.—P. 25—94 . 3. Pihonen A., Valtonen P. Linnala-Kankkunen A., Heiskanen M.-L., Maenpaa P. N. Primary structures of two protamines 2 variants (St2a and St2b) from stallion spermatozoa / / Biochira. et biophys. ac ta .—1990 .—1039 .—P. 177—180. 4. Pirhonen A., Jaaskelainen S., Linnala-Kankkunen A., Maen­ paa H. H. An aminoterminally extended PI-protamine variant in the boar / / Biochem. and Biophys. Res. Communs.— 1993.—196, № 2,—P, 831—836 . 5. Pirhonen A., Linnala-Kankkunen A., Maenpaa P. H. Com­ parison of partial amino acid sequence of two protamine 2 variants from stallion sperm / / Biol. Reprod.—1994.—50.— P. 981—986. 6. Nelson J. E., Krawetz S. A. DNA sequence / / Sequen. Map.—1995 .—5.—P. 329—337 . 7. Arellano A., Canales M., Jullian C, Brunet J. E. Fluorescence studies on clupein protamines: Evidence for globular conforma­ tion / / Biochem. and Biophys. Res. Communs.—1988.—50, № 2 .—P. 633—639 . 8. Bone S. Time domain reflectrometry: The difference method applied to conductive aqueous solutions / / Biochim. et biophys. ac ta .—1988 .—967.—P. 401—407 . 9. Фельдман Ю. Д., Федотов В. Д. Изучение вращательной диффузии глобулярных белков методом временной ди­ электрической спектроскопии / / Журн. физ. химии.— 1987.—61.—С. 2001—2012 . 10. Ermolina I. V., Polygalov Е. A., Romanychev G. D., Zuev J и. Г., Feldman J и. D. Time-domain dielectric spectroscopy with nonuniform signal sampling / / Rev. Sci. Instr.—1991.—62, N 9 .—P. 2262—2265 . И . Птицын О. Б., Гильманиіин Р. И., Долгих Д. А., Фин- кельштейн А. В., Шахнович Е. И. Белковые глобулы без уникальной пространственной структуры: эксперименталь­ ные данные для а-лактальбуминов и общая модель / / Биофизика.—1982.—27, № 6 .—С. 1005—1115. 12. Гросберг А. Ю., Хохлов А. Р. Статистическая физика макромолекул.—M.: Наука, 1989.—101 с. 13. Stejskal Е. О., Tanner J. Е. Self-diffusion measurements: Spin-echo on presence of time dependent field gradient / / Chem. Phys .—1965.—42.—P. 288. Поступила в редакцию 02.04.98 282

Similar Items