Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 9
1.1 Строение и свойства флавоноидов 9
1.2 Особенности структуры и некоторые физико-химические свойства кверцетина
1.3 Биологические мембраны и их функции 12
1.3.1 Структура биологических мембран 14
1.4 Взаимодействие флавоноидов с биологическими системами 19
Глава 2. Методы исследования 24
2.1 Ядерный магнитный резонанс 24
2.1.1. Основы ЯМР 24
2.1.1.1 Химический сдвиг 26
2.1.1.2 Релаксационные эффекты 27
2.1.2 Ядерный эффект Оверхаузера 30
2.1.2.1 Природа ЯЭО 31
2.1.2.2 Метод разностных спектров 34
2.2. Квантово-химические методы расчетов 35
2.2.1. Основные приближения квантово- химических методов расчета электронной структуры молекул 42
2.2.2 Приближения полуэмпирических методов и требования к ним
2.2.2.1 Обзор полуэмпирических методов расчета 44
2.2.2.2 Степень надежности и достоверности результатов квантово- химических расчетов 46
2.2.3 Дескрипторы молекулярной структуры в компьютерном моделировании
Глава 3. Повышение чувствительность спектров ЯМР 49
3.1. Методы повышения чувствительности 49
3.2. Алгоритм обработки данных 5 2
Глава 4. Эксперименты и квантово-химические расчеты 56
4.1 Эксперименты ЯМР 56
4.1.1 Материалы и условия проведения ЯМР экспериментов 56
4.1.2 Результаты ЯМР 13С 58
4.2 Результаты квантово-химических расчетов 61
4.2.1 Методика проведения квантово-химических расчетов 61
4.2.2 Исследуемые разновидности комплексов 63
4.2.3 Изменения структуры и электронного строения кверцетина
4.2.4 Изменения структуры и электронного строения ФХ 77
4.3. Результаты экспериментальных измерений ЯЭО 84
Обсуждение результатов 88
Выводы 91
Список литературы 92
Приложение 1 109
- Особенности структуры и некоторые физико-химические свойства кверцетина
- Основные приближения квантово- химических методов расчета электронной структуры молекул
- Материалы и условия проведения ЯМР экспериментов
- Изменения структуры и электронного строения ФХ
Введение к работе
Актуальность темы. Установление связи между структурой молекулы и ее биологической активностью является одной из важнейших задач фундаментальной науки. Без решения этих задач невозможно понимание молекулярных основ жизни и управление процессами, протекающими в биологических системах. Возможности современной экспериментальной техники и методов квантовой химии позволяют осуществлять исследования сложных биологических систем.
Флавоноиды представляют собой класс биологически активных веществ, обладающих антиаллергическими, антиоксидантными, противовоспалительными и многими другими свойствами. Биологическая активность веществ широкого спектра действия зависит от их способности взаимодействовать с биологическими объектами и в первую очередь с клеточными мембранами [5,7,9,87,38]. Основным структурообразующим компонентом клеточных мембран являются фосфолипиды. Среди них особое место занимают молекулы фосфатидилхолина (ФХ), которые сконцентрированы в наружном молекулярном слое клеточных мембран. Для создания теории связи структуры химических соединений с их биологической активностью необходимо проведение исследований конкретных соединений с биосистемами. В рамках этой задачи аналогичные исследования проводились с типичным представителем класса флавоноидов - 3,5,7,3',4'- пентаоксифлавонолом (кверцетином) - с клеточным ФХ.
Существует множество работ, посвященных исследованиям образования различных комплексов флавоноидов с фосфолипидами, включая формирование посредством водородных связей. Несмотря на это, комплексы, образующиеся за счет л-системы, представляют больший интерес вследствие того, что данный механизм объясняет существование биоактивности вещества в случаях, когда другие типы связываний становятся невозможными из-за
7 стерических препятствий. Подробное раскрытие механизма данного типа взаимодействия может иметь огромное значение, так как он является наиболее информативным с точки зрения определения возможных конформационных свойств и изменения электронного строения взаимодействующих молекул. Учитывая, что при связывании с биологическими системами молекулы класса флавоноидов не претерпевают разрушение своей структуры, то изучение изменений структуры и электронного строения молекул при их взаимодействии является актуальным.
Цель работы. Исследование молекулярного механизма взаимодействия кверцетина с ФХ.
Исследование молекулярного механизма взаимодействия кверцетина с клеточным ФХ требует решения следующих задач:
- установление существования комплексов с участием 7г-системы электронов
колец А и С кверцетина с 1Ч+(СНз)з-группой ФХ методами ЯМР-
спектроскопии и квантовой химии;
определение возможных конформационных состояний кверцетина с использованием методов квантовой химии;
исследование конформационных состояний методом ядерного эффекта Оверхаузера;
создание программного продукта обработки сигналов ЯМР с целью повышения отношения сигнал/шум;
определение изменения структуры и электронного строения молекул при комплексообразовании.
Научная новизна исследований. Методами ЯМР-спектроскопии и квантовой химии показано образование комплексов флавоноида с ФХ за счет взаимодействия тс-системы электронов колец кверцетина и холиновой группы ФХ. Определены значительные изменения пространственной структуры кверцетина при комплексообразовании с ФХ. Эти данные были подтверждены экспериментально измерениями ЯЭО. Кроме того, выявлены значитель-
8 ные изменения пространственной структуры и электронного строения и молекулы ФХ. Разработана программа, дающая возможность повысить соотношение сигнал/шум в непрерывном режиме работы спектрометра.
Теоретическая и практическая ценность работы. Результаты исследований взаимодействия кверцетина с ФХ, комплексообразование которых подтверждено экспериментами ЯМР, могут быть использованы при построении теории связи структура - биологическая активность. Механизм взаимодействия кверцетина с ФХ представляет как фундаментальный, так и практический интерес. Информация об изменениях конформационных состояний ФХ позволяет предсказать проницаемость клеточных мембран. Определение точек локализации кверцетина дает возможность установить путь доставки лекарственных веществ из препаратов, в которых изучаемое соединение присутствует, и предложить новые эффективные лекарственные формы препарата.
Использование разработанного программного продукта с целью обработки массивов данных, полученных экспериментами ЯМР с непрерывной разверткой, позволяет значительно повысить отношение сигнал/шум.
Данная работа проводилась в рамках обширной программы кафедры физики БГМУ по исследованию молекулярного механизма действия биологически активных препаратов с целью построения теории связи структуры молекул с их биологической активностью при поддержке гранта РФФИ Поволжье (№40/60-11).
Особенности структуры и некоторые физико-химические свойства кверцетина
Существование биологических мембран определяется уникальной способностью мембранных липидов спонтанно образовывать в водной среде тонкие протяженные пленки, формирующие главным образом структуру живой клетки и являющиеся оболочкой ее внутренней части [4]. Таким образом, образуется жидкостный матрикс, окружающий белки и другие молекулы (рис. 1.4) [135,136], ответственные за физиологические и барьерные функ-ции.[147,61,50].
Также мембраны определяют форму органеллы или клетки, являются структурой, обеспечивающей распознавание химических сигналов, играют роль в межклеточном взаимодействии и способствуют передвижению клеток [120,134,104].
Широкое использование различных физических методов дало возможность проводить изучение мембранной структуры на молекулярном уровне. Все это создало благоприятные условия для детального исследования структурной организации природных и модельных мембран. Все структурообразующие липиды имеют одно "структурно выделенное" направление с разделенными полярной и гидрофобной областями. Полярная и гидрофобная (углеводородная) части молекулы, как правило, обладают достаточной гибкостью и подвижностью, что позволяет им принимать наиболее выгодную форму, соответствующую минимуму энергии, а "жидкому" бислою - сохранять барьерные свойства при изменении в широких пределах липидного состава, температуры, ионной силы водной среды и т. д.
Если разложить биологическую мембрану на молекулярные компоненты, то основной ее составляющей являются липиды, белки и встроенные молекулы холестерола, последние встречаются в составе плазматической биомембраны млекопитающих, но отсутствуют у бактерий. Молекулы белков и липидов в бислое могут свободно диффундировать в двух направлениях. Первое направление латеральное, подобно молекулам в тонком слое жидкости, где время жизни липидов составляет т = 10"7-10"8 с. Время жизни flip-flop - перехода составляет т 1 час [25]. Низкая частота такого перехода могла бы позволить двум слоям сохранять различный липидный и белковый состав. И в самом деле, состав липидного двойного слоя асимметричен во всех до сих пор исследованных биологических мембранах. Функция этой асимметрии до сегодняшнего времени пока неясна.
При многообразии липидов основным составляющим классом липидов биомембраны являются фосфолипиды, в состав которых входят ФХ, ФЭ и ФС [23]. Все они взаимосвязаны между собой, поскольку этаноламин и хо-лин могут образовываться в ходе метаболизма из серина путем декарбокси-лирования и последующего метилирования. Среди них в живой клетке количество ФХ варьирует в пределах 15-50 % (на сухую массу), а в нервных тканях достигает 60-80 % массы, что часто превосходит содержание каждого из отдельно взятого фосфолипида [86,153,16,147,22].
Во многих работах при исследовании фосфолипидов различными методами широко используется бинарная система ФХ и ФЭ [133,105-107,57]. Эти фосфолипиды фактически являются взаимозаменяемыми, но, тем не менее, молекулы ФХ чаще применяются во многих исследованиях благодаря своим физическим свойствам в формировании пузырьков и определенной структуре в растворе.
Трёхмерная структура молекулы ФХ определяется торсионными углами [125], где глицериновый позвоночник и полярная головка образуют а-цепочку (гидрофильную область), а гидрофобную область образуют остатки олеиновой кислоты (Р-цепочка) и стеариновой кислоты (у-цепочка) (рис. 1.5). Более ранние исследования, проведенные на кафедре медицинской физики БГМУ, были направлены на определение конформационных свойств и электронного состояния ФХ свободного и связанного с БАС в зависимости от величины углов а, (3 и у [2,21].
В водных растворах фосфолипидные молекулы приобретают ламинарную структуру углеводородной цепочки и самособираются в бислойную мембрану. В мембране "жирные хвосты" упрятаны внутрь, а снаружи в контакте с водным окружением оказываются полярные "головы" этих молекул.
В химическом отношении фосфолипиды представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина с двумя жирными кислотами; к третьей гидроксильной группе которых присоединен ортофосфат, а к нему - небольшая органическая молекула, характерная для каждого вида фосфолипи-дов. ФЭ, ФХ - соединения, в которых фосфатидовые кислоты этерифициро-ваны по фосфатному гидроксилу этаноламином, имеющим первичный амин - NH3, холином, состоящим из третичного амина N(CH3)3 (рис. 1.6). Гидрофильный участок включает в себя отрицательно заряженную фосфатную группу Р04 . Во многих фосфолипидах этот заряд компенсируется положительным зарядом какой-нибудь другой химической группировки, например ]М+(СНз)з - группы у ФХ и аминогруппы ЬҐНт, - у ФЭ. Ввиду этого обнаружено существование шестичленной кольцевой структуры за счет образования водородной связи между 1 ҐН катионом головки и О фосфатной группы [125]. Ранние 31Р ЯМР исследования фосфолипидов в органических растворах [89,125] показали, что связанное посредством водородных связей шести-членное кольцо, фактически существует в ФЭ (рис. 1.7). Таким образом, для полярных групп фосфолипидов является предпочтительной сильно скрученная форма. Данная конформация была подтверждена методом рентгеност-руктурного анализа на примере полярной головки слабо гидратированного димиристоилфосфатидилхолина [118]. Более поздние исследования ФХ также показали существование электростатического взаимодействия между положительно заряженной конечной триметиламиновой группой и отрицательно заряженным фосфатным кислородом [32].
Методом дифракции нейтронов показано, что плоскость полярной головки ФХ, образованная цепочкой атомов N-C-C-O, расположена практически параллельно поверхности бислоя [113], что было подтверждено исследованиями ЯМР [91]. Описанная конформация полярной головки молекулы ФХ обеспечивают ей нейтральность в диапазоне рН 3-12.
Остатки жирных кислот гидрофобного участка фосфолипидов имеют нераз-ветвленную цепь углеродных атомов, соединенных между собой одинарными связями, количество которых колеблется, главным образом, от 12 до 24, и обычно принимает четное значение, причем два жирнокислотных остатка в одной молекуле могут быть как одинаковыми, так и разными. Глицерин в первом положении этерифицирован кислотой с насыщенной связью, во втором - с ненасыщенной. Насыщенная часть "хвоста" образует обычную углеводородную цепь (у ФХ стеариновая кислота СН3(СН2)ібСООН), ненасыщенная часть содержит одну или несколько двойных связей С=С (у ФХ олеиновая кислота СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН) (рис. 1.8).
Основные приближения квантово- химических методов расчета электронной структуры молекул
Взаимодействие флавоноидов с липидами происходит за счет наличия карбонильной, гидроксильных групп у флавоноидов и электростатических и водородных связей мембран [148,157]. Механизм взаимодействия реагентов за счет гидроксильных групп происходит аналогично механизму взаимодействия воды с липидами [51]. Также существует возможность формирования связей фенольных групп флавоноидов с фосфолипидами мембраны [102,93]. Вообще, флавоноиды влияют на структуру и динамику липидов [74,110,75], например, уменьшают ее текучесть [109].
Вместе с этим, достаточно спорным является вопрос определения точного места локализации, степень воздействия и проницаемость сквозь клеточные мембраны молекул флавоноидов. Воздействие на липиды во многом зависит от структуры БАС рассматриваемого класса [79,64]. Позиция гидроксильных групп определяет мембранную локализацию и распределение молекул флавоноидов [49,54]. Однако локализация зависит и от физических свойств молекулы. Имеются данные указывающие на локализацию флавоноидов на границе раздела липид-вода [74,110,64,111].
Методом in vitro было рассмотрено несколько представителей класса изофлавоноидов [49]. Авторы исследований пришли к выводу, что присутствие гидроксильной группы в 5-ой позиции кольца А увеличивает группы увеличивают гидрофильность [129]. Это можно объяснить тем, что данная гидро-ксильная группа формируется шестичленным ароматическим окружением за счет водородной связи (как показано на рис. 1.9 на примере молекулы генистеина), что и приводит к гидрофобности соединения. Образование подобной шестичленной кольцевой структуры отмечается и у молекулы кверцетина [111]. Результаты расчетов методом РМЗ (МОРАС 6.0) молекулы кверцетина показали, что полость образованная группировкой атомов 0[і7]=С[4]-С[ю]-С[5]-0[і9]-Н[29] является достаточно «жесткой» (межатомное расстояние Н[29]-0[п] составляет 1,99А [65]). В результате чего было высказано предположение, что такие молекулы флавоноидов, как мирицетин и кверцетин, ориентируются ближе к гидрофобному ядру ли-пидного бислоя [34]. В работе [98] была изучена локализация и динамика некоторых флавоноидов (кризин, лютеолин и мирицетин) в образцах мононенасыщенных липидов 1-пальмитоил-2-олеил-зп-глицеро-3- фосфатидилхолина методом Н ЯМР. Было показано, что химические сдвиги в сторону сильного поля, вызванные кольцевым током флавоноида, указывают на то, что протоны липида располагаются над плоскостью колец флавоноидов. Для этих же флавоноидов был определен максимум распределения на поверхности раздела липид-вода. Данная граница является достаточно широкой областью мембраны включающая полярную головку, глицериновый позвоночник и верхнюю область цепочек. Также имеются данные о широком распределении флавоноидов в мембране, смещенное к гидрофобному ядру бислоя для неполярных молекул, к водной фазе для значительного количества полярных молекул [8]. Такое распределение определяет возникновение межмолекулярных связей в мембране [90,148,114,78], что согласуется с современными мембранными моделями, характеризующимися высокой степенью молекулярного беспорядка и неоднородностью структуры [154-156].
Образование комплекса между флавоноидом и молекулами фосфоли-пидов увеличивают заряд диполя и диполь-дипольное взаимодействия реагентов друг с другом [99]. Катионные взаимодействия могут способствовать минимальному значению свободной энергии молекулы мирицетина в липиде в области поверхности раздела фаз бислоя, что справедливо и для молекулы кверцетина и подтверждает вышеописанные области локализации данной молекулы работах [148,76]. Однако, существует мнение, что амплитуда поперечного движения флавоноидов в мембранах проявляется с довольно большой индикацией, вследствие чего флавоноиды не имеют явного обязательного места локализации. В работе [115] показано динамическое проникновение в более низкие мембранные области, которые указывают на латеральные диффузионные свойства флавоноидов.
Обзор литературы, посвященный исследованиям взаимодействия кверцетина с фосфолипидами биологических мембран, указывает пути образования различных типов связей между молекулами-реагентами, а также области локализации и проницаемости флавоноидов, в частности кверцетина. При этом вопрос взаимодействия кверцетина с клеточным фосфолипидами, определяющий механизм комплексообразования молекул, а также изменений структурных и электронных параметров является недостаточно изученным. Поэтому исследование взаимодействия молекул кверцетина и ФХ является актуальным в различных областях науки, в том числе и с физико-химической точки зрения с применением методов моделирования и экспериментов.
Более ранние исследования взаимодействия молекул диоксинов, пиразола, пиридина с клеточными мембранами были проведены полуэмпирическими методами квантовой химии и ЯМР-спектроскопии [2,3,21,14,15,26-29]. Было показано существование трех типов комплексов этих молекул с молекулами фосфолипидов. Водородная связь между атомом азота гетероцикла с 0=Р-группой ФХ - комплекс 1 -го типа. Комплекс 2-го типа можно наблюдать в результате взаимодействия 7Г-системы электронов гетероцикла и холиновои группы молекулы ФХ. Комплекс 3-го типа образуется с двойной связью С=С в остатке олеиновой кислоты молекулы ФХ (рис. 1.10) [21].
Материалы и условия проведения ЯМР экспериментов
В физически достижимых магнитных полях переходы между уровнями ЯМР имеют очень низкую энергию. Она мала даже по сравнению с параметром кТ (к -постоянная Больцмана) при комнатной температуре. Вследствие этого разность заселенностеи нижнего и верхнего энергетических уровней АЕ также очень мала. Соответственно, получаемые сигналы слабые. Во многих случаях они незначительно превышают шумы, которые неизбежно возникают в электрических цепях спектрометра. Сигналы ЯМР настолько слабые, что по сравнению с ними заметным оказывается даже тепловое движение электронов в куске проволоки. Поэтому, сколько бы мы ни совершенствовали конструкцию прибора, мы не сможем избежать весьма высокого уровня шума нулевой линии. Следовательно, возникает необходимость поиска способа для улучшения отношения сигнал/шум в спектре ЯМР. Сигналы ЯМР при неизменных условиях эксперимента каждый раз появляются на одном и том же месте, и, таким образом, их интенсивность растет пропорционально числу повторений при сложении сигналов. В отличии от сигнала, шумы являются случайными величинами. Вследствие этого он не усредняется, и растет медленнее, чем сигнал. Фактически через п повторений амплитуда сигнала увеличивается ровно в п раз, а амплитуда шума при этом увеличивается примерно в -Jn раз. Таким образом, отношение сигнал/шум улучшается как л/п. Одним из способов улучшения отношения сигнал/шум является накопление и усреднение сигналов, при котором записывается один и тот же спектр несколько раз. При усреднении сигнала в ЯМР с непрерывной разверткой встает проблема относительно количества времени, требуемого для получения каждого спектра. Кроме последовательного измерения (эксперимент с непрерывной разверткой) к одновременному измерению (импульсный эксперимент) и, таким образом, уменьшить полное время эксперимента.
По теореме Фурье, большие частоты соответствуют малым временам. Для анализа явлений происходящих через ничтожно малое время применяются импульсные методы. В методе непрерывной развертки, меняя частоту радиочастотного поля, мы измеряем зависимость амплитуды сигнала от частоты (измерение в частотном представлении). Однако при регистрации данных после импульса мы измеряем то, как амплитуда развивается во времени (т. е. во временном представлении). По своей природе время и частота обратно пропорциональны друг другу, поэтому может существовать прямая взаимосвязь между двумя формами представления данных, и оказалось, что это действительно так. Преобразование Фурье позволяет нам переходить от одного представления к другому и является обычным методом анализа результатов импульсных экспериментов.
Два типа представления данных (частотное и временное) связаны следующим выражением:
Здесь f(t) описывает данные во временном представлении, a f(u)) требуемый частотный спектр. Эта формула имеет ряд неприятных особенностей, в том числе и наличие комплексного числа в подынтегральном выражении. Этот интеграл можно аппроксимировать суммой и в дальнейшем оцифровать. Преобразование электрических сигналов к цифровому виду является весьма общей задачей. Для этого используются АЦП, технические возможности которого определяются скоростью выборки сигнала, что является одним из факторов повышения чувствительности. Кроме того, в спектре может отразиться неограниченное количество шума, что полностью сведет на нет любой выигрыш в чувствительности, полученный за счет накопления. Чтобы избежать этого, необходимо ограничить электрическую ширину полосы спектрометра, поместив полосовой фильтр перед АЦП. Это также позволяет избавиться от возникающих ложных сигналов, которые называют мнимыми или отраженными.
Преобразование аналогового сигнала ЯМР в цифровую форму для проведения численного преобразования Фурье оказывает определенное влияние на проведение эксперимента. В процессе оцифровки наибольшие трудности вызывает определение амплитуды точки, а не ее частоты. Если амплитуда шума больше, чем минимальный оцифровываемый сигнал, малые сигналы, которые скрыты в шуме, обнаружатся при многократном усреднении. Такой дополнительный шум называется шумом оцифровки. Стоит отметить, что очень важно тщательно контролировать оцифровку, поскольку в некоторых ситуациях недостаточно аккуратный подход может привести к полному исчезновению пиков, т. е. к резкому снижению чувствительности.
Отметим, что особенностью работы является то, что в исследуемых препаратах всегда содержится какое-то количество воды. Она дает достаточно интенсивный сигнал, в то же время приходится исследовать спектры при малых концентрациях изучаемых молекул. Поэтому возникает проблема усиления чрезвычайно слабых спектральных линий. Импульсный метод, основанный на Фурье-преобразовании, развертывает одновременно весь спектр. Цифровая чувствительность определяется высотой наиболее сильных спектральных линий. В таком случае, при определенном соотношении сильных и слабых линий, последние не регистрируются. Непрерывный метод развертки дает возможность сканировать только области, содержащие исследуемые линии спектра.
При накоплении сигналов методом непрерывной развертки важно провести соответствующую цифровую обработку выходных данных, что является немаловажным для получения более точных результатов. С этой целью был разработан программный продукт в среде разработки Delphi, позволяющий проводить параллельное или последовательное суммирование сигналов поглощения, являющимися периодическими колебаниями, с целью выделения слабых сигналов из шума.
Изменения структуры и электронного строения ФХ
В областях энергетических минимумов взаимное расположение молекул таково, что полярная головка ФХ располагается практически параллельно плоскости молекулы кверцетина. Таким образом, не только атомы холиновой группы, но и фосфатной достаточно близко расположены к кверцетину.
В комплексах первой разновидности: - ФХ расположен на кольце А кверцетина: Холиновая группа ФХ наиболее близко расположена к атомам кольца А молекулы кверцетина (CRi-N[1] не превышает 5,8А); фосфатная группа приближена к атомам кольца В так, что расстояние от атома фосфора ФХ до центра кольца составляет около 6А (рис. 4.12). - ФХ расположен на кольце С кверцетина . Холиновая группа наиболее близко расположена к атомам кольца С, а фосфатная - к кольцу В. Расстояние от атома до центра кольца С в среднем составляет 4,бА. К кольцу В наиболее близок атом 0[14] (минимальное расстояние составляет около 5,0А) (рис. 4.13). -молекулы ФХрасположены с разных сторон относительно кверцетина: Холиновая группа ФХ1 взаимодействует с кольцом А кверцетина, ее фосфатная часть наиболее приближена к кольцу С, при этом расстояние от N1-1 1-1 до центра кольца А составляет около 6,0А, а от от Р[12,1] до центра кольца С - 6,1 К. Молекула ФХ2, при взаимодействии ІчҐ(СНз)з-группьі с кольцом С, фосфатная группа приближена к атомам кольца В, где Ntl,21-CR.2 не превышает 5,5А, тогда как расстояние от р[12,1] до центра кольца В - 6,8А. Холиновая группа ФХ2 находится между кольцами В и С молекулы кверцетина (атомы N[1,2], С[3 2], С[4 2] ФХ2 наиболее близки к атомам С[ц], С[іб] и С[із], соответственно, а С[2 -1 к 0[ij). Расстояние между углеродами їчҐ(СН3)з-группьі и указанными атомами кверцетина составляет в среднем 4,5А, в отличии от ФХ1, в которой PCVrpynna приближена к кольцу С, в молекуле ФХ2 она наиболее близко расположена к среднему кольцу, где минимальное расстояние между атомами фосфатной группы и кольца В наблюдается между 0[14 2] и Ощ («5А) (рис. 4.14). - молекулы ФХраспололсены с одной стороны относительно кверцетина: Холиновая группа ФХ1 располагается в области между кольцами А и В кверцетина. При этом расстояние от атома N 1,1-1 до центра кольца А составляет около 5,60А. Холиновая группа молекулы ФХ2 расположена ближе к атомам кольца С, чем эта же группа молекулы ФХ1 к атомам кольца А. Расстояние N -CR/) не превышает 5,4А. Фосфатная группа ФХ1 достаточно отдалена от молекулы кверцетина, в отличии от молекулы ФХ2. Наименьшее расстояние определено между атомами 0[14 2] ФХ2 и Ср] кверцетина, около 5,0А. Таким образом, к кольцам А и С наиболее близко расположены холиновые группы молекул ФХ1 и ФХ2, соответственно. Близко к кольцу В находится как холиновая группа ФХ1, так и фосфатная группа ФХ2. Сами молекулы ФХ1 и ФХ2 расположены между собой таким образом, что расстояние С -С/4 2-1 не превышает 4,5А, а расстояния С[3 1] и Р[12 ,] с С[3 2], Ntl,1] и С[3,1] с 0[13,2] не превышают 5А. Углеводородные хвосты находятся далеко друг от друга. Таким образом, полярные головки молекул ФХ1 и ФХ2 располагаются меж собой «крест-накрест», при этом холиновая группа молекулы ФХ1 близка к фосфатной группе ФХ2, и к некоторым атомам углеродов холиновой группы ФХ2, и наоборот (рис. 4.15). В исследованных комплексах отмечено изменение конформационного состояния молекулы кверцетина при комплексообразовании с ФХ, характеризующиеся изгибом кольца В относительно оси 0[i]-C[4] и поворотом кольца С относительно одиночной связи (рис. 4.16). Изгиб кольца В определяли как изменения двугранных углов: Изменения двугранных углов для каждого из комплексов в областях энергетических минимумов представлены в таблице 3 приложения 2. Первоначальные значения двугранных углов фь ф2, фз, фд, Ль Лг составляют 179-180. Кроме структурных изменений молекулы кверцетина наблюдаются изменения электронного строения. При образовании комплекса кверцетина с ФХ наблюдается перераспределение заряда между атомами, в целом молекула остается электронейтральной. Изменения зарядов на тяжелых атомах молекулы представлены в таблице 4 приложения 2. - ФХ расположен на кольце А кверцетина: На атомах кольца А наиболее значительные изменения наблюдаются на атомах С[5], Cm, С и Одої- Причиной этого на первых двух атомах может быть их наиболее близкое расположение к соответствующим атомам углеродов С[ и Си холиновой группы молекулы ФХ. На кольце В значительные изменения наблюдаются на атомах Cm, Ср 0[i7], при этом стоит сказать о том, что последний атом близко расположен к РО4-группе молекулы ФХ. Кроме этого, значимо изменяются заряды на атомах С[4], С[ю], 0[i8j. На кольце С заметные изменения наблюдаются лишь на атомах С[іб] и 0[25], соответственно. Суммарный заряд кольца А увеличивается, кольца В, наоборот, уменьшается на одну и ту же величину (0,07 а.е.). Суммарный заряд кольца С практически не меняется. - ФХ расположен на кольце А кверцетина: Значимые изменения происхо дят на атомах колец В и С, среди которых стоит отметить атомы С[2], С[із]» Ср] и 0[і7]. Заряд на первых двух атомах увеличивается, на последних двух - умень 76 шается. На атомах водородов колец А и С преимущественно происходит увеличение зарядов, тогда как на кольце В - уменьшение. Суммарные заряды колец А и В уменьшаются на величину 0,01 а.е. и 0,03а.е., кольца С - увеличивается на 0,04 а.е.
