Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследования фотофизических процессов, исходящих в белках, аминокислотах и модельных соединениях при 1ичных условиях (в жидкой и замороженной фазах', в различных растворах, ібавками донорных и акцепторных групп, при разных рН и т.д.) остаются /альными и привлекают интерес многих исследователей с различных точек іия. Такой интерес обусловлен, следующими причинами.
Во-первых. Как известно, чувствительность молекулы белка к ближнему у ультрафиолетового (УФ) диапазона определяется наличием в ее составе ltkob трех ароматических аминокислот - фенилаланина, тирозина и ттофана. Триптофан является одним из производных индола и представляет )й хромофор, поглощающий в УФ части спектра солнечной радиации ! 290 нм), достигающей поверхности Земли. Первичным фотопроцессом в скуле белка является ионизация именно триптофаиового остатка, эовождающаяся потерей триптофан содержащим белком ферментативной івности. Поэтому фотофизика триптофана определяет во многом реакцию совой молекулы на солнечную УФ-радиацию и, следовательно, является чом к пониманию механизма взаимодействия живых систем с излучением аонего УФ-диапазона.
Во-вторых, специфическое распределение энергетических уровней іужденньгх состояний индольного ядра, приводящее к длительной (т = 6.8 с 77 К) фосфоресценции наряду с высокой чувствительностью іужденньгх состояний этого хромофора к его микроокружению делает элсодержащие соединения удобными для моделирования и изучения офизических процессов, протекающих в белках с участием триптофанилов.
будет сказано дальше, несмотря на отличия процессов, происходящих при натной температуре и в засгеклованных (77 К) растворах хромофоров, рода дезактивации энергии поглощенного УФ кванта одинакова. Это дает (ожность использовать триптофан в составе белка в качестве зонда, ;твительного к своему микроокружению и информационным изменениям, уцированным соседними молекулами и макромолекулами (друпіми єами, ДНК и т.д.) в биологически активных соединениях.
Исследования фотоиндуцированного переноса энергии и заряда в ярных застскловаиных растворах хромофора на примере производных ола, ароматігческих аминокислот и белков интересно с точки зрения
понимания электрофизических процессов в сложных неупорядоченных системах.
Надо заметить, что температура играет существенную роль в фотоиндуцированных процессах, происходящих в триптофане и других индол содержащих молекулах. Поэтому результаты, полученные в экспериментах с замороженными образцами являются важным звеном в интерпретации фотофизических явлений, имеющих место в белках при 20 С. Эксперименты при низкой температуре делают удобным изучение свойств триплетного состояния благодаря увеличению его времени жизни. Таким образом удается избежать внутренней конверсии в основное состояние вследствие дезактивации при столкновениях, имеющей, место в жидких растворах.
Отметим также, что триптофан и его аналоги, а также содержащие их белки до сих пор не были подробно изучены с точки зрения возможных механизмов дезактивации высоковозбужденных триплетных состояний (Хг ) Поэтому в литературный обзор включены и другие, более изученные ароматические соединения.
Цель и зшчіи&бдіьь
Целью настоящей работы является исследование эффекта дезактивации триплетного состояния Ті триптофана, других производных индола и некоторых белков под действием света в области триплет-триплетного П0!^*ниї "tpa 2і:Сиьиьо:збужденное триплетное Т2* - состояние. В работе сформулированы следующие основные задачи:
Определить условия возникновения аффекта тушения фосфоресценции триптофана, других ароматических аминокислот, а также модельных соединений, включающих индольное ядро.
Выявить механизм световой дезактивации триплетных состояний в триптофане, произюдных индола и других ароматических аминокислот в застеклованных растворах.
Оценить влияние состояния матрицы растворителя, донорно-акцепторных добавок и рН раствора (перед замораживанием) на фотофизические процессы, протекающие при дезактивации триплетною состояния молекулы хромофора.
Исследовать триптофанил и тирозил содержащие белки на предмет присутствия вышеуказанного эффекта и обсудить принципиальную возможность использования эффекта для изучения структурно-конформациоиных свойств и белков.
Научная новизна работы.
Обнаружено эффективное фототушение фосфоресценции застеклованных а 77 К растворов ароматических амшгокислот (триптофаіга, тирозина), а :же застеклованных растворов производных индола (с добавками іепторов) под действием света в области длин волн 400 < А, < 500 им.
Показано, что процесс тушения фосфоресценции идет через возбуждение ірого триплетного состояния хромофора (переход Тг *- Ті) с последующей шзанией молекулы хромофора и захватом электрона акцептором либо $ушками, образующимися в матрице при стекловании раствора. Установлено істие акцепторных групп боковой цепи ароматических аминокислот в эцессе фотодезактивации триплетных состояний ароматического ядра.
Установлено, что величина предельной концентрации триплетных :тояний триптофанилов и тирозилов не изменяется в соответствии с шчеством этих остатков' к молекуле белка. Основным каналом активации, определяющим степень заселенности триплетных состояний в ках, является процесс тушения этих состояний под светом в области шлет-гриплетного поглощения. Разная степень заселенности триплетных гтояпий в белках определяется, по-видимому, разной организацией в них ггемы обшей миграции энергии.
Обнаружено эффективное фототушение фосфоресценции застеклованных л 77 К растворов белков, под действием света в области длин волн ) < X < 500 им. Показана зависимость величины эффекта от степени егации и молекулярного размера белковых молекул в эастеклованном творе.
Апробация работы. Часть результатов работы быта представлена на ждународной конференции «Science and Technology of Synthetic Metals» :ул, Корея, 1994); работа обсуждалась на семинарах Отдела электроники анических материалов и Отдела кинетики химических и биологических шессов Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 печатных іотьг.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора
хратуры, трех глав оригинальных исследований, выводов и списка
тированной литературы из наименований. Работа изложена на
страницах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц.
