Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами
Методом равновесной адсорбции исследовали связывание метгемоглобина с фосфатидилхолиновыми липосомами. Определение термодинамических параметров комплексообразования проводили в рамках двухмерной решеточной модели внедрения белка в фосфолипидный бислой. Показано, что эта модель может быть применена д...
Збережено в:
| Дата: | 1990 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
1990
|
| Назва видання: | Биополимеры и клетка |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152950 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами / Г.П. Горбенко, В.И. Древаль // Биополимеры и клетка. — 1990. — Т. 6, № 2. — С. 87-90. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-152950 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1529502025-02-23T18:12:24Z Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами Взаємодія метгемоглобіну з фосфоліпідними везикулами Interaction of methemoglobin with phospholipid vesicles Горбенко, Г.П. Древаль, В.И. Структура и функции биополимеров Методом равновесной адсорбции исследовали связывание метгемоглобина с фосфатидилхолиновыми липосомами. Определение термодинамических параметров комплексообразования проводили в рамках двухмерной решеточной модели внедрения белка в фосфолипидный бислой. Показано, что эта модель может быть применена для анализа взаимодействия интегральных белков с липидным матриксом мембран. Методом рівноважної адсорбції досліджували зв’язування метгемоглобіну з фосфатидилхоліновими ліпосомами. Визначення термодинамічних параметрів комплексоутворення проводили в рамках двовимірної решіткової моделі вбудовування білка у фосфоліпідний бішар. Показано, що таку модель можна застосовувати для аналізу взаємодії інтегральних білків з ліпідним матриксом мембран. The melhemoglobin binding to phosphatidylcholine liposomes has been investigated by the equilibrium adsorption technique. The experimental isotherm has been treated in terms of two-dimensional lattice model of protein incorporation into bilayer. It was shown that the model involved may be used to analyze the integral protein interaction with the membrane lipid matrix. 1990 Article Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами / Г.П. Горбенко, В.И. Древаль // Биополимеры и клетка. — 1990. — Т. 6, № 2. — С. 87-90. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0233-7657 DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.000261 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152950 577.37 ru Биополимеры и клетка application/pdf 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 Горбенко, Г.П. Древаль, В.И. Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами Биополимеры и клетка |
| description |
Методом равновесной адсорбции исследовали связывание метгемоглобина с фосфатидилхолиновыми липосомами. Определение термодинамических параметров комплексообразования проводили в рамках двухмерной решеточной модели внедрения белка в фосфолипидный бислой. Показано, что эта модель может быть применена для анализа взаимодействия интегральных белков с липидным матриксом мембран. |
| format |
Article |
| author |
Горбенко, Г.П. Древаль, В.И. |
| author_facet |
Горбенко, Г.П. Древаль, В.И. |
| author_sort |
Горбенко, Г.П. |
| title |
Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами |
| title_short |
Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами |
| title_full |
Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами |
| title_fullStr |
Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами |
| title_full_unstemmed |
Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами |
| title_sort |
взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами |
| publisher |
Інститут молекулярної біології і генетики НАН України |
| publishDate |
1990 |
| topic_facet |
Структура и функции биополимеров |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/152950 |
| citation_txt |
Взаимодействие метгемоглобина с фосфолипидными везикулами / Г.П. Горбенко, В.И. Древаль // Биополимеры и клетка. — 1990. — Т. 6, № 2. — С. 87-90. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| series |
Биополимеры и клетка |
| work_keys_str_mv |
AT gorbenkogp vzaimodejstviemetgemoglobinasfosfolipidnymivezikulami AT drevalʹvi vzaimodejstviemetgemoglobinasfosfolipidnymivezikulami AT gorbenkogp vzaêmodíâmetgemoglobínuzfosfolípídnimivezikulami AT drevalʹvi vzaêmodíâmetgemoglobínuzfosfolípídnimivezikulami AT gorbenkogp interactionofmethemoglobinwithphospholipidvesicles AT drevalʹvi interactionofmethemoglobinwithphospholipidvesicles |
| first_indexed |
2025-11-24T06:33:11Z |
| last_indexed |
2025-11-24T06:33:11Z |
| _version_ |
1849652403163365376 |
| fulltext |
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1. Bennet L. G., Tornnabene Т. G. Charac te r i za t ion of the an t igen ic subun i t s of the
envelope protein of Yersinia pestis / / J. B a c t e r i o l — 1974.— 117, N 1 — P . 48—54.
2. Вейнблат В. И., Никифоров В. В., Кормилицин А. В. Гидродинамическая характе-
ристика капсульного антигена возбудителя чумы // Вопр. генетики, молекуляр. био-
логии и микробиологии чумы и холеры.— Саратов : Изд-во ин-та «Микроб», 1985.—
С. 37—42.
3. Некоторые физико-химические особенности капсульного белка чумного микроба /
ГІ. И. Анисимов, Л . Н. Сердобинцев, Ю. В. Иванов и др. // Молекуляр . генетика,
микробиология и вирусология.— 1987.— № 2.— С. 24—27.
4. Кантор Ч., Шиммел П. Биофизическая химия.— М. : Мир, 1984.— Т. 2.— 493 с.
5. Dynamic l ight sca t te r ing . Appl ica t ions of photon corre la t ion spect roscopy / Ed.
R. Pecora .— New York; London: P l enum press, 1985.— 420 p.
6. Исследование полидисперсных растворов актина методами квазиупругого рассея-
ния / П. Д . Добычин, А. В. Ломакин, В. А. Мевх и др. // Биополимеры и клетка.—
1986.—2, № 1,—С. 23—29.
7. Конформационные изменения липопротеинов высокой плотности в процессе насы-
щения холестерином / В. А. Носкин, Г. Е. Шмелев, А. В. Л о м а к и н и др. / / Там
ж е . — № 6 .—С. 293—301.
8. Распределение плазменных липопротеидов по размерам / В. Т. Лозовский, Г. Е. Шме-
лев, В. А. Носкин и д р . / / Б и о ф и з и к а — 1987.—32, № 2 . — С . 285—291.
9. Определение параметров надмолекулярных структур в разбавленных растворах
полимеров методом спектра рассеяния / В. И. Кленин, Η. Г. Хлебцов, А. В. Севе-
ринов, Л. Г. Л е б е д е в а / / В ы с о к о м о л е к у л я р . соединения.— 1987.— 20, № 9.—
С. 2136—2141.
10. Bhainafiar Н. L., Heller \Г. Theoretical inves t iga t ions on the l ight sca t t e r ing of
spheres. XIV. Wave leng th exponent of d i f fe rent ia l s ca t t e r ing spectra for an a n g l e
of observa t ion of 90° / / J . Chem. P h y s . - 1964,— 40, N 2 , — P . 480—483.
11. Борен I\., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами.— М. : Мир,
1986,—660 с.
12. Кленин В. И., Щеголев С. Ю., Лаврушан В. И. Характеристические функции све-
торассеяния дисперсных систем.— Саратов : Изд-во Сарат . ун-та, 1977.— 176 с.
13. Kerker М. The sca t t e r ing of l ight and other e lec t romagnet ic rad ia t ions .— New York;
London: Acad, press, 1969,—660 p.
14. Эскин В. Ε. Рассеяние света растворами полимеров.— Л. : Наука , 1986.— 288 с.
15. Хлебцов II. Г. Матрица рассеяния для анизотропных эллипсоидов, сравнимых с
длиной волны света // Оптика и спектроскопия.— 1 9 7 9 . - 4 6 , № 2 . — С. 341—345.
16. Исследование процессов диссоциации-ассоциации капсульного антигена чумного
микроба / А. Г. Дубичев, Л . Н. Сердобинцев, Е. Д . Воронцов и др. // Иммунология
и специфическая профилактика особо опасных инфекций.— Саратов : Изд-во ин-та
«Микроб», 1986.—С. 99—105.
17. Тенфорд Ч. Физическая химия полимеров.— М. : Химия, 1965.— 772 С.
Ин-т биохимии и физиологии растений Получено 11.11.88
и микроорганизмов АН СССР, Саратов
Всесоюз. науч.-исслед. противочум. ин-т «Микроб»,
Саратов
УДК 577.37
Г. П. Горбенко, В. И. Древаль
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕТГЕМОГЛОБИНА
С ФОСФОЛИПИДНЫМИ ВЕЗИКУЛАМИ
Методом равновесной адсорбции исследовали связывание мет гемо глобина с фосфати-
дилхолиновыми липосомами. Определение термодинамических параметров комплексо-
образования проводили в рамках двухмерной решеточной модели внедрения белка в
фосфолипидный бислой. Показано, что эта модель может быть применена для анализа
взаимодействия интегральных белков с липидным матриксом мембран.
В настоящее время для исследования основных принципов формирова-
ния надмолекулярной структуры биомембран широко используются мо-
дельные системы. Одним из важных аспектов их применения является
изучение термодинамических параметров образования липид-белковых
комплексов. Среди имеющихся моделей адсорбции наиболее адекват-
ное описание комплексообразования в липид-белковых системах дают
предложенные Станковски [1, 2] двухмерные решеточные модели, учи-
87 ISSN 023-3-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1990. т. 6. № 2
тывающие специфику межмолекулярных взаимодействий в биомемб-
ранах.
Цель настоящей работы заключалась в изучении связывания мет-
гемоглобина с фосфатидилхолиновыми липосомами методом равновес-
ной адсорбции и анализе экспериментальных данных в рамках реше-
точной модели внедрения белка в фосфолипидный бислой.
Материалы и методы. Оксигемоглобин выделяли из донорской крови по мето-
ду [3]. Метгемоглобин получали добавлением к оксигемоглобину 1,2 M избытка фер-
рицианида калия с последующей гель-фильтрацией на молселекте G-25. Д л я приго-
товления липосом из фосфатидилхолина раствор липида в этаноле упаривали в вакууме.
К липидной пленке добавляли 0,01 M трис-НС1-буфер, содержащий 0,15 M NaCl,
рН 6,5. Конечная концентрация липида составляла 10 мг/мл. Суспензию механически
встряхивали 10 мин, затем озвучивали 7 мин при 4 °С с помощью диспергатора
У З Д Н - 1 при частоте 22 кГц. Озвученную суспензию центрифугировали 30 мин при
30 000 g. В работе использовали супернатант.
Реакцию комплексообразования проводили в буфере (0,01 M трис-НС1, 0,15 M
NaCl, рН 6,5) при 25 °С в течение 90 мин. Молярное соотношение белок: липид варьи-
ровали в пределах 6 - Ю - ' — 8 - Ю - 3 . Свободный и связанный белок разделяли с помощью
гель-фильтрации на колонках 1X25 см) с гелем HW-60F. Скорость элюции составляла
12 мл/ч. Концентрацию метгемоглобина определяли по поглощению при 407 нм, ис-
пользуя коэффициент молярной экстинкции 5,66· IO5 M - 1 с м - 1 . Оптическую плотность
растворов измеряли на спектрофотометре СФ-46.
Обработку экспериментальных данных проводили на ЭВМ БЭСМ-6 методом
наименьших квадратов.
Результаты и обсуждение. На рисунке представлена изотерма свя-
зывания метгемоглобина с везикулами из фосфатидилхолина. Анализ
экспериментальной кривой проводили в рамках двухмерной решеточ-
Изотерма адсорбции метгемоглобина на
везикулах из фосфатидилхолина (рН 6,5).
Концентрация фосфолипидов 3,9· IO - 3 М.
Пунктирной линией обозначена теоретиче-
ская кривая, соответствующая модели
внедрения линейного лиганда в бислой
The isotherm of methemoglobin adsorpt ion
on phosphatidylcholine vesicles (pH 6.5).
Phospholipid concentrat ion 3.9 ·10~3 M.
Dotted line s tands for the curve calculated
for the model of linear l igand incorporat ion
into bilayer
ной модели внедрения лиганда в мембрану [1]. Основанием для при-
менения этой модели послужили полученные к настоящему времени
данные, свидетельствующие о том, что основным типом взаимодействия
метгемоглобина с незаряженными фосфолипидами в условиях высокой
ионной силы является встраивание гидрофобного фрагмента белковой
молекулы в бислой [4—8].
Фосфолипидный бислой моделировали гексагональной решеткой
(координационное число решетки 2 = 6 ) —структурными элементами,
центрами которой являются головки фосфолипидов [1]. Встраивание
фрагмента одной молекулы белка в бислой можно представить как по-
явление «белковых» центров решетки, занимающих площадь, соответ-
ствующую 'п липидных молекул. При этом геометрическое расположе-
ние «белковых» центров определяет форму лиганда, т. е. форму кон-
тактного участка.
В общем случае, согласно Станковски [1], внедрение лиганда в
фосфолипидный бислой можно описать с помощью выражений:
Г / 1 + / I f y v c - λ )
^ i n c = T F ^ 7 ( i + T n r j ' ( 1 )
88 ISSN 023-3-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1990. т. 6. № 2
(1)
(2)
(3)
где Кinc — константа сродства реакции встраивания белка в бислой;
F — концентрация свободного белка; η — стехиометрия связывания, ха-
рактеризующаяся числом «белковых» центров решетки; В — концент-
рация связанного белка; L0 — общая концентрация липида; λ — п а р а -
метр, зависящий от формы лиганда; а — п а р а м е т р исключенной пло-
щади. В работе [1] показано, что для линейного лиганда
ζ —2 2
λ = ? - _ _£_ ; (4)
Z nz v 7
а = (η — 1) · λ. (5)
В случае дискообразной формы лиганда справедливы соотношения:
, в ,
η ν 7
α = 3 ; (7 )
^ - , + V T T i S
Однозначный выбор формы контактного участка осложняется рядом
факторов. Во-первых, гидрофобная контактная площадка может воз-
никать вследствие диссоциации молекулы метгемоглобина на димеры,
имеющей место в исследуемой области концентраций белка [4]. Во-
вторых, не исключено, что измене-
ние конформации адсорбированного
белка приводит к экспонированию
гидрофобного сегмента α-спирали.
В первом случае более вероятна
дискообразная форма контактного
участка, а во втором — линейная.
Как предлагается в работе [2],
мы провели оценку нижних и верх-
них пределов величин Ki ПС И tl в
предположении линейной и дискооб-
разной форм лиганда соответствен-
но. Значения параметров комплексообразования, полученные при ап-
проксимации экспериментальных данных уравнениями (1) — (8), пред-
ставлены в таблице.
Поскольку площадь сечения молекулы гемоглобина составляет
~ 2 6 0 0 А2, а средняя площадь, приходящаяся на головку фосфатидил-
холина, равна ~ 7 0 А2, молекула белка при адсорбции может покрыть
~ 3 7 молекул липида. С учетом этой грубой оценки из таблицы можно
видеть, что предположение о линейности контактного участка оказы-
вается более разумным. Согласно полученным данным, погруженный
в бислой фрагмент белка охватывает площадь, приходящуюся на —40
липидных молекул. Эта величина, по-видимому, несколько завышена
вследствие ограничений используемой модели, связанных, в частности,
с предположениями о полном насыщении решетки и несущественности
объемных стерических затруднений при комплексообразовании.
Изменение свободной энергии IAG = —і?ЛП/Сіпс | при взаимодей-
ствии метгемоглобина с фосфатидилхолиновыми липосомами составля-
ет — —4 к к а л / м о л ь и обусловлено, в основном, энтропийными эффек-
тами. Следует также отметить, что внедрение линейного фрагмента
Параметры связывания метгемоглобина
с фосфатидилхолиновыми липосомами
Parameters of the methemoglobin binding
to phosphatidylcholine vesicles
Форма лиганда
n
К· . м - 1
IllC
Jl и ней І-ІЬІІЇ 41 8 , 5 · IO2
Диск 7 6 0 9 , . ' М O2
89 ISSN 023-3-7657. Б И О П О Л И М Е Р Ы И КЛЕТКА. 1990. т. 6. № 2
В случае дискообразной формы лиганда справедливы соотношения:
(4)
(5)
( 6 )
(7)
(8)
белка энтропийно более выгодно по сравнению с внедрением диска в
фосфолипидный бислой.
Таким образом, проведенное исследование комплексообразования
в модельной липид-белковой системе позволяет сделать вывод, что
двухмерная решеточная модель встраивания лиганда в бислой может
быть применена для анализа взаимодействия интегральных белков с
липидным матриксом биомембран.
INTERACTION O F M E T H E M O G L O B I N W I T H P H O S P H O L I P I D V E S I C L E S
О. P. Gorbenko, V. I. Dreval
Sta l e Universi ty , Kharkov
S u mm a r у
The niethenioglobin b ind ing to phosphat idylchol ine l iposomes has been inves t iga ted by
the equil ibr ium adsorp t ion technique. The exper imenta l i sotherm has been t rea ted in t e rms
of two-d imens iona l latt ice model of protein incorpora t ion into bilayer. It w a s shown tha t
the model involved m a y be used to ana lyze the in tegra l protein in teract ion with the
m e m b r a n e lipid mat r ix .
С П И С О К Л И Т Е Р А Т У Р Ы
1. Stankowski S. La rge l igand adsorp t ion to membranes . I l l Coopera t iv i ty and genera l
I igand shapes / / B i o c h i m . et biophys. acta .— 1984.—777, N 2 . — P . 167—182.
2. Stankowski S. Disk-like l i gands and shape dependence at low sa tu ra t ion / / Ibid.—
1 9 8 3 . - 735, N 3 . — P . 352—360.
3. Получение очищенного препарата гемоглобина и изучение его свойств / Г. Я. Розен-
берг, Е. П. Вязова , Г. Н. Иванова и др. / / Пробл. гематологии и переливания кро-
ви,— 1975,— 20, № П . — С . 25—29.
4. Interaction of d i f fe ren t f o rms of haemoglob in with ar t i f icial lipid m e m b r a n e s /
L. Bossi, S. Alema, P. Cal issano, E. M a r r a / / B i o c h i m . et biophys. acta.— 1975.—
375, N 3.— P. 477—482.
5. Kimelber(f H. I\. Prote in-I iposome in terac t ions and their re levance to the s t ruc tu re and
[unction о I cell m e m b r a n e s / / М о ї . and Cell. Biochem.— 1976.— 10, N 3 . — P . 171 —
190.
6. Изучение взаимодействия метгемоглобина с модельными мембранами методом спект-
роскопии 3 1 Р - Я М Р / В. В. Чупин, И. П. Ушакова , С. В. Бондаренко и др. / / Биоорг.
химия.— 1982.—8, JMb П . — С . 1275—1281.
7. Изучение взаимодействия метгемоглобина с фосфолипидными бислойными мембра-
нами методом флуоресценции / И. П. Ушакова , И. А. Василенко, Г. А. Серебреннико-
ва, Р. П. Е в с т и г н е е в а / / Т а м же.— 1981.—7, № 4 . — С . 613—620.
8. Селезнев С. А., Громов Н. Г. Образование гемоглобин-липидных комплексов как
модель взаимодействия основных компонентов клеточных мембран / / Биофизика.—
1983.—28, № 3 . — С . 521.
Харьк. гос. ун-т Получено 05.06.89
90 ISSN 023-3-7657. БИОПОЛИМЕРЫ И КЛЕТКА. 1990. т. 6. № 2
|