Введение к работе
Актуальность темы.Проблема физико-химического исследования механизма взаимодействия, молекулярного узнавания и сольватации биологически активных молекул является актуальной для биофизической химии и представляет интерес для фармакологии. Указанные молекулы участвуют практически во всех процессах, протекающих в живом организме. Исследования взаимодействий аминокислот с ігуклеиновьіми основаниями в водных растворах представляются перспективными в качестве модельных для исследования таких фундаментальных биохимических реакций, как взаимодействие пептид - нуклеиновая кислота. Многие лекарственные препараты, в частности антибиотики, содержат пнримидиновые нуклеиновые основания и ароматические кольца аминокислот. Циклодекстрнны служат хорошими моделями активных центров ферментов. Высокая селективность этих процессов и их каталитический эффект определяются комплементарностью взаимодействующих биомолекул и природой образующихся специфических связей. Однако, кроме достаточно сильного комшіексообразования, большое значение для понимания механизма н движущих сил биохимических реакций имеют слабые взаимодействия и влияние растворителя (сольватация).
Цель работы .Состоит в изучении энергетики взаимодействия аминокислот и пептидов с основаниями нуклеиновых кислот и их производными, а также с макро-цнклическими лигандами (такими, как циклодекстрнны) в воде. На основе полученных экспериментальных и теоретических данных предполагалось:
получить энгальпийные характеристики взаимодействия указанных бно-молекул между собой и на их основе выявить роль слабых и специфических сил во взаимодействии;
рассчитать термодинамические характеристики комшіексообразования в случаях, где оно имеет место. На основе литературных и полученных экспериментальных термодинамических данных определить механизм, согласно которому происходит ассоциация;
выявить влияние природы, структуры и сольпатного состояния изученных соединений на молекулярное узнавание друг друга;
применить формализм теории масштабной частицы для сферической и сфероцилиндрической моделей молекул растворяемого вещества при расчете изменений термодинамических функций взаимодействия аминокислот, пептидов и оснований нуклеиновых кислот с растворителем.
Научная новизна.Впервые определены термодинамические характеристики взаимодействия широкого ряда аминокислот (16 аминокислот) и пептидов со всеми основаниями нуклеиновых кислот, растворимыми в воде. Предложен термодинамический подход, основанный на формализме МакМнллана - Майера и расчетах термодинамических функций комплсксообразования, который позволил комплексно изучить как слабые, так и сильные взаимодействия, приводящие к ассоциации. Получены новые данные об энергетике и механизме взаимодействий в модельных биологических системах. Формализм теории масштабной частицы для сферической и сфероцилиндрической моделей раствортемого вещества применен для расчета изменений термодинамических функций взаимодействия модельных биомолекул с водой.
Практическая ценность заключается в том, что установленные закономерности взаимодействия широкого ряда биомолекул помогут глубже понять природу процессов, происходящих в биологических системах и заложить научную основу для создания нового класса супрамолекулярных материалов. Кроме того, предложенный метод расчета изменений термодинамических функций взаимодействия может использоваться при расчете ухазанных функций для более сложных систем.
Апробация работы .Основное содержание диссертации опубликовано в 19 печатных работах. Результаты исследований были представлены и обсуждались на II Международном симпозиуме "Макроциклические лиганды для создания новых материалов" (Буэнос-Айрес, Аргентина, 1994), VI Международной конференцин по калориметрии и термическому анализу (Закопане, Польша, 1994), I Международной конференции по бнокоординационной химии, (Иваново, 1994), VI Международной конференции "Проблемы сольватации и комплексообразования в растворах" (Иваново, 1995), 13 Семинаре по межмолекулярному взаимодействию и хонформациям молекул (Тверь, 1997), Международной конференции по термодинамике экспериментальной калориметрии и термическому анализу (Закопане, Польша, 1997) и др.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, обсуждения результатов, итогов работы и списка цитируемой литературы.
