Введение к работе
Актуальность темы Открытие рафтов в составе мембран позволило по-новому взглянуть на известную проблему современной мембранологии -зависимость функционирования мембранных белков от липидного состава мембран Известно, что механические взаимодействия бислоя (липидного окружения) с молекулой белка могут быть опосредованы изменением напряжения изгиба мембраны, стремлением бислоя и белка уменьшить гидрофобное несоответствие (разницу между протяженностью гидрофобного участка белка и толщиной гидрофобной области бислоя), а также изменением профиля латерального давления
Для каждого из перечисленных механизмов известны примеры, однако их сложно формализовать Например, может быть установлено, что изменение конформации белка было вызвано изменением профиля латерального давления, но неизвестно каким был этот профиль до и после изменения конформации Инструментом для изучения свойств мембраны на разном расстоянии от поверхности бислоя может быть набор флуоресцентных липидных зондов, у которых флуорофор находится на разной глубине внутри мембраны Латеральное давление внутри бислоя определяется подвижностью метиленовых групп жирнокислотных цепей Мерой этой подвижности выступает анизотропия флуоресценции метки
Разработка набора флуоресцентных липидных зондов предназначенных для изучения свойств мембран на разном расстоянии от поверхности бислоя - актуальная задача мембранологии Их применение необходимо для выработки и уточнения теоретических моделей
Цель работы Задачей исследования была разработка набора флуоресцентных липидных зондов для изучения свойств биологических и модельных мембран на разном расстоянии от поверхности бислоя С этой целью необходимо было подобрать флуорофор, синтезировать набор зондов на его основе, исследовать спектральные характеристики новых зондов и их поведение в мембране Кроме того, важно было показать применимость нового набора зондов для решения поставленных задач
Объем работы Диссертационная работа изложена на 118 страницах
машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, содержит 16 иллюстраций и 2 таблицы
Научная новизна и практическая ценность Разработан набор флуоресцентных липидных зондов для изучения свойств бислоя на разном расстоянии от его поверхности Флуорофор (BODIPY, 4,4-дифтор-4-бора-За,4а-диаза-8-индацен) в новых зондах присоединен к 3-, 5-, 7-, или 9-ому атому углерода sn-2 ацильной цепи Изучение поведения новых зондов в мембранах и монослоях показало, что флуорофор у всех зондов полностью погружен в бислой и находится так глубоко, как позволяет ацильная цепь, а также что искажения вносимые зондами в мембрану незначителны и при концентрациях метки менее 1% пренебрежимо малы
Показано, что анизотропия флуоресценции новых зондов зависит от глубины погружения метки в бислой Характер изменения анизотропии флуоресценции по толщине мембраны во многом соответствует характеру изменения латерального давления в гидрофобной области бислоя, однако для получения строгой зависимости между подвижностью метки и латеральным давлением требуются дальнейшие исследования
Новые зонды позволят дифференцированно изучать свойства биологических и модельных мембран на разной глубине внутри бислоя Такие исследования позволят составить более точное представление о строении различных доменов мембран и свойствах мембранных фаз При изучении влияния свойств мембран на функционирование мембранных белков новый набор зондов позволит получить качественно новую информацию о состоянии системы Например, станет возможным следить за изменением профиля латерального давления одновременно с наблюдением за активностью белка
Апробация работы Основные материалы работы были представлены на 51 съезде Биофизического общества США (Baltimore, USA 2007), VIII чтениях памяти акад. Ю.А Овчинникова (Москва, 2006 г,), 50 съезде Биофизического общества США (Salt-Lake-City, USA 2006) и XVIII Зимней молодежной научной школе «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 2006 г)
Публикации По теме диссертации опубликовано 3 статьи
