Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Физические процессы дезактивации триплетно-возбужденных состояний в белках

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Физические процессы дезактивации триплетно-возбужденных состояний в белках"

I '

v'.l

1Г6

I 5 I'l ЙГННСТÜ3 HV;OHÍ1QOPHATÍÍKÜ H ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА

„ НПО "ФОРЗГ

! i ал.

на правах рцксписи УДК 541.14"1-41 : 57?.3'336

' КУЗНЕЦОВ Cepreí Вячеславович

i

СИЗЙЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДЕЗАКТИВАЦИЙ ТРЙПЛЕТНО-ВОЗБЗЕДЕНК'Л СОСТОЯНИЙ В БЕЛКЯХ

03.OOj,!6. - зоология СЗ.00.02. - биофизика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на юксканкг дченой степени кандидата фкзико-натаяатическхх кади

Носква - 1933

Работа выпклнена в Ордена Ленина Институте Хишягской Физики Ki. H.H. Секенова Российской йкадекни Кадк

НацчнЕв руководителя - доктор биологических наук,

профессор О. Львов;

кандидат фкзико-матеиатичгских наук, доцент А.П. Костиков

Официальное оппоненты: доктор фязико-натеыатических наук,

профессор P.O. Васильев;

доктор «ризико-яатекатических наук, профессор В.Е. Холмогоров

Еядуцаа организация; Московский госддарственннй университет ин. О. Ломоносова

Зацкта диссертации состоится " 3 " декабря 1933 года в /¿'часов на 'заседании Специализированного Созета Д. 170.01.01 при йгенстве биоинфсркатики и экологии человека ШШ "(¡¡орда" по адресд 117807, Еосква, ГСП-?, проспект БО-летия Октября ?/1

С диссертацией коено ознакомиться в библиотеке Агенства биоинфоркатики и экологии человека

автореферат разослан " / " ноября ¡993 г.

ЗченнИ секретарь Спецкадазкровакяого Созета доктор биологических наук, профессор

Львов К,И

"Реахкм", трипсин "Спофа", лизоцим "Sipaa" и папаик "Merck".

Акикоклслоты, ароматические соединенна и белки раство-)яли либо в сиеси дистиллированной воды с хииически чистки ¡тиленгликолем или глицеринам СI:i,i:2 по объеку), либо в [етанолг. Эти растворители хороио стеклувтся при охлазде-!Ш1, что дает возиогность при крайних значениях pH получать [стинные раствори вецеств в застекловакной катркце. ; целью получения высокой концентрации растворенного ве-[ества в растворитель добавляли соляную кислоту и доводили iH до 0,5. В качестве добавки, обладаний злектроняо-1кцепт0рныки свойствами, использовали уксусную кислоту.

Приготовленнца сиесь, в случае низкой концентрации астворенного вещества, помецали в кварцевуп капсулу с ¡утренним диаиетрои 2 ки. В случае исследования высококон-ентрированннх растворов использовали плоский образец с иа-ой толщнной. Контроль за приготовлением раствора с задан-ой концентрацией осуществляли по спектраи поглощения рьс-воренкого взщества.

Для облучения образцов применялись облучатели с ртдт-НШ1 лакпакк сверхвнсокого давления. Нузние участки спектра сделали стеклянныии светофильтрами.

Спектра поглощения измеряли на спектроротонетре U-I60Ö "Shiaadzu".

Измерения лвикнесценции производили на оптическом пектрпиетре изготовленном в навей лаборатории.

ЗПР-изаерения провод?:«!: на 3-х сантииетрово* радио-пектронетре отранательного типа P3-130B, который был сазан с ЭВМ СШ300, ~~

ГЛАВА III. ДЕЗАКТИВАЦИЯ ТРИПИЕТНО-ВОЗБМДЕНЕОГО СОСШШ ТРИПТОФАНА пол СЕЕТОа В ОБЛАСТИ ЕГО ТРИШШ7-ТРИПЛЕТНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ

Бнла поставлена задача исследовать возвожяость дезак-«ацин триплстко-возбуздзниого состояния триптофана под seroi в области его триплет-трипяетного поглощения, :тгновить природу зтогз явления, а так se выявить факторы, шайене на ээдектианость проявления дополнительного канала ¡закгинацми триплетннх Т4 -состояний колек;м триптофана.

III.1. Эффект обратимого снижения интенсивности фосфоресценции триптофана в полярных стеклах при ?7К под светом в области его Т-Т-поглочения

Рассмотрим экспериментальные данные по изучении влияния света в длинноволновой области триплет-триплетного поглощения триптофана (Л>370 ни) на интенсивность его фосфоресценция.

На ркг.1. участок "а-б" кривой демонстрирует кинетику выхода интенсивности триптофановой фосфоресценции на некоторый стационарный уровень после вклпчеккз всзбукдавцего света с X =280 нк. В момент "6" открывали затвор второго облучателя, даищего свет с А > 370 нк. Интенсивность фосфоресценции при этом существенно уменьшалась (участок "б-в"). Прекрацение облучения светом с Л > 370 ни (свет с Л - 280 на оставался вклпчекнм) приводило к восстановлении прежнего уровня интенсивности фосфорссценцаи (участок "в-г"). Интенсивность флуоресценции при этой оставалась неизменной. Вавно отметить, что нам не удалось наблвдать образования свойодних радикалов, т.е. эффект снивения интенсивности фосфоресценции полностью обратим.

Спектр действия аффекта совпадает со спектром триплет-триплетного поглоцения триптофана (рис.2).

На рнс.З приведены кинетические кривые дезактивации фосфоресценции после выкличсния возбуядавцего сзета С Я= 280 нк) в темноте (1) и под светом с А> 370 ни (2). В последнем случае константа скорости дезактивации ^-состояний С [Тх 3 = const-Ipii . где IT[ 1 -концентрация Tj -состояний ' в образце, a IPi, -интенсивность фосфоресценции) возрастает примерно в два раза.

Скорость дезактивации Т[-состояний в темноте, про-теиаидей с излучением кванта фосфоресценции или безнзлуча-тельно, зависит только от концентрации Tt-состояний. Стационарная концентрация Т[ -состояний в данных условиях эксперимента наблвдается при выравнивании значений скоростей их заселения и дезактивации. Включение света с 1 > 370 нм приводит, видимо, к появлению еще одного канала дезактивации триплетных ^-состояний. Именно это ведет к сшшгнио концентрации зтнх состояний до уровня, при котором

/Ц5.0ГН. ЕД.

Рис.1. Изменение интенсивности фосфоресценции триптофана в водно-этильнгликалевон стекле при 77К.

I и I -ноиентн вхлшгкия и выключения света с ¿=280 ни и света с 1 >370 на. -интенсивность {юсфоресценцяк (в отн. ед.) при 435 на.

Рг;с,2. Спектр пог^лде:им трнплктного ссстояния триптофана С1) [Иоап, 12713 к спектр действия эффекта снияенкя кнтен-сизиосги ¡росшпресцгнц:« триптофана в водно-этилевг.гкко.певои стекле при 77К (2). О -оптичгскаа плотность.

сухарная скорость дезактивации становится равной скорости их заселения (рис.1, участок "б-в"). Процессы заселения и теиновой дезактивации ^-состояний запрещена по спину и поэтому являются очень медленных» по сравнении с разреяен-ныии переходами. В условиях наиего эксперимента световая дезактивация триплетно-возбухденных состояний - процесс, протекавший с константой скорости теановой дезактивации. Действительно, при вкличемм света с А > 370 им скорость дезактивации возрастает примерно в два раза (рис.3).

Поскольку спектр действия эффекта обратимого снияения заселенности Т -уровня при действии света с А. > 370 на совпадает с длинноволновой полосой спектра триплет-трипяет-ного поглощения триптофана (рис.2), то появление"дополнительного канала дезактивации Т( -состояний связано с возведением в молекулах триптофана Т2<— Ъ-перехода. Однако из-за быстрой внутренней конверсии из Тг в "^-состояние, аротекапщей за вреде порядка 10 с, только возбуждение такого перехода не мохет существенно изменить заселенность Т(-уровня.

В слгддвщем разделе указаны причины приводящие к снн-хенип заселенности триплетных состояний при дополнительном облачении в области триплет-триплетного поглощения триптофана.

центрацией изменялось среднее расстояние между колекуяами.

На рис.7,1 приведена зависимость стационарной интенсивности фосфоресценции триптофана в истинном растворе от концентрации ССТГ1< ) аиинокис^зтн. Интенсивность фосфоресценции при постоянной интенсивности возбуждавшего НФ-излу-чения остается неизменной до С„,=10 М. Затем с ростом концентрации триптофана интенсивность фосфоресценции снижается. Практически синхронно с снижением 1Рй происходит уменьшение времени жизни фосфоресценции в темноте (рис.7,2). Снижения интенсивности флуоресценции в исследованном диапазоне концентраций нами не наблвдалось.

йт, еА

0.6 -

0.4

0.2

а------о- -а- -о-ащ. 2

Тк

л л /-» о 1 v

-о о

\

* \

\3 \

1-1-1—1—Г 1 1(11-1— л 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 " 1 1 1 1 ! 11

•6.0

1-4.0

-2.0

0.001

0.01

0.1

Iй 0.0

1 Стм, м

Рис.7. Концентрационные зависимости интенсивности фосфоресценции" СП, вреаени жизни фосфоресцентного состояния (2) и акплитудн ЭПР-сигнала триплетного состояния (3) триптофана в сиеси вода-зтиленгликоль + НС1 СрНО,5).

Для С1) и (2) о5лу*:2Нпе сзатои с А ==280 яы (сфокусированная свет ртутной лакпн ДКсЗ-120 пропущенный чергз дифре::цуоянйй ионо:;рокатср); дла СЗ) -срокдсирвзчнннЛ свет ртутной лампе ДРЕ-1000 + светофильтр УйС-1

Ивел;;чэние йнтонсйбности облучения привсдкт к сигценно гра:::!цк снаве:!яа засзгскасст!: Т< -состояний п сорскз кечъвиг. ксггчектрйЦйй т^штгфане и сбрггцг С рис. 7,3). Л ьтог случае

) + й'с^ ) -> 0(5.) + Й*(Т2) (I)

О'СТ^ ) + А'СТ^-> ВС5.) + А*СТг) (II)

Проведенный анализ обоих механизмов свидетельствует, что если имеет кесто перенос энергии типа (I), то по хере уменьшения расстояния между молекулами донор-акцепторной пары это должно приводить к следущим эффектам:

- долено наблпдаться снижение интенсивности флуоресценции (1^ );

- синхронно с уменьшением , должно наблидаться снижение интенсивности фосфоресценции (1Рк), при этом, отношение будет оставаться постоянным;

- при выкллчекии света в области —Б.-поглощения время дезактивации фосфоресценции будет таким же как в случае разбавленных растворов, т.е. при отсутствии межмолекулярного переноса энергии.

Если имеет место перенос энергии типа (II), то по мере уигньвения расстояния между молекулами донор-акцепторной пары это должно приводить к следущим эффектам:

- интенсивность флуоресценции не должна изменяться;

- интенсивность фосфоресценции будет изменяться;

- время лизни фосфоресцентного состояния также будет укеньзаться и при внклвчении света в области —Б,-поглоцения, по мере дезактивации -состояний будет стремится к значения, характерному для разбавлению растворов.

¡и,2. Перенос энергии электронного возбуждения между молекулами триптофана находящимися в триплетном Т^-состоянии.

Все измерения были проведены на плоских образцах, пло-цадь которых оставалась постоянной, а толщина изменялась обратно пропорционально концентрации триптофана. Таким образом число молекул триптофана в образце при изменении концентрации оставалось постоянным. В соответствии с кон-

вации фосфоресцентного состояния (1) и отновения С1рЬ/Трк ) стационарной интенсивности фосфоресценции к времени ее затухания под светок (1Т) длиннее 370 нн (2) для триптофана в снеси вода-этиленгликоль при ?7К от интенсивности 1т .

ГЛАВА II). ШТРНПТОФЙНОВЙЗ ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОННОГО ВОЗБЩЕШ В ПОЛЯРНОЙ РАСТВОРЕ ПРИ 77К С ЗЧАСГИЕИ ТРШЕШ-ВОЗБНЗДЕННОГО СОСТОЯНИЯ

Одная из факторов, приводящих к снивеика заселенности триплетнкх ^-состояний в концентрированных заиоропенних истиннкх растворах триптофана аояет быть аестриптофановий безнглучательннй перенос энергии олектронного зозбундения с участием триплетного ^-состосяия.

11). 1. Нетоя. исследования переносе

энергии электронного вогбупдениа с участием триплетно-БозбуЕдежгго состопниа.

Возиз»;ш деа процесса кеписг.зкулп?ного переноса зиергак злектрииного лпзбгаекяя па кндуктйвко-резонаи-снопу исхокизц^ с д^астие!; штатного ^ -сустоекия

- 13 -

Отсутствие акцепторных добавок (1Ц]=0 в уравнении (2)) приводит к току, что практически во всех диапазоне изменений интенсивности света наблидается линейная зависимость Сем. кривую 1). Незначительное отклонение от линейности, при высокой интенсивности облучения, по всей видимости связано с заметных снижением концентрации хромофора в основном состоянии. и эффективно протекающим, в этих условиях, процессом ионизации. Однако для триптофана наблюдается выход амплитуды ЭПР-сигнала на предельный уровень при интенсивности облучения, составлявшей 40% от максимальной, и, затем, уже практически не меняется при дальнейшем увеличении интенсивности облучения (см. кривую 2). Действительно, из уравнения (1) следует, что при некоторой интенсивности света стационарная концентрация \ -состояний достигает предельного значения (перестает зависеть от интенсивности облучения):

I -+ _/<¿47 ¿.т

(Кгт + К[а1)£,ч>т Значение интенсивности света, при которой концентрация Тх-достигает своего предельного уровня зависит от концентрации молекул акцептора. Добавление в раствор индола в метаноле уксусной кислоты приводят к тому, что предельный уровень концентрации Т^-состояний достигается при интенсивности облучения, составлявшей менее 9% от максимального ее значения.

Одних из следствий рассмотренной недели является то, что константа скорости дезактивации фосфоресцентного состояния, в .присутствии акцептора, должна расти при увеличении интенсивности облучения образца светом по линейному закону (уравнение (3)1. Результаты исследования зтой зависимости приведены на рис.6 (кривая П.

Дополнительное облучение образца светом 1т должно приводить и к снижении стационарного уровня фосфоресценции (1Рн. ) и к уменыенш ее времени затухания ( V»), При зтом отноаение 1гя/тРк , при изменении интенсивности облучения не должно меняться (см. уравнение (4)). Экспериментальное подтверждение этого факта отображено на рис.6 (кривая 2).

к тувении люминесценции в образце приводит также и накопление 30-индуцирсванных свободных радикалов. Поэтому нами били проведены контрольные эксперименты, в которых было показано, что при 77Х необратимое тунение триплетннх состояний, связанное с образованием свободных радикалов, существенно иекьне в условиях нашего эксперимента, чем обратимое снииение заселенности Т{ -состояний за счет процессов не связанных с ионизацией.

Для образцов с концентрацией триптофана Ю-1 -7,2-Ю-1 И по мере затухания фосфоресценции характеристическое время жизни оставяихся молекул в триплвтнои ^-состоянии стремится к значении 5,6 с, характерному для низкой концентрации триптофана з образце (рис.8).

1

6-

4-

2-

<3-е-5-е-е—

_ - ^ .......

.---*' о

О.' 3

.-"'О

1 I > I ' 1 I ,

5 10 15. 1,с

Рис.8. Кривые изменения времени жизни фосфоресценции триптофана по кере ее затухания в темноте в образцах с различной концентрацией аминокислота:

1. г.З-ю"' Н, вода-згиленгликоль + НС 1 (рН0,6), 77К;

2. 3,6-Ю"1 1, то же;

3.' 7,2-Ю'1 8, то же.

Облучение, во всех трех случаях, проводилось светом с А =280 ны.

На основе анализа литературных данных, и сопоставления основных выводов, полученные в предыдущей разделе, с

- 18 -

изложенных» вине экспериментальными фактами ыи приели к выводу о наличии эффективного переноса энергии электронного возбуждения типа (II) между молекулами триптофана, находящимися в триплетно-возбужденнок состоянии.

Оценим среднее расстояние дожду молекулами триптофана в тркплетнок Tj-состоянии, при котором вероятность кен-тркптофанового переноса триплетной энергии равна вероятности дезактивации возбужденного состояния донора в отсутствие переноса. В этом случае интенсивность фосфоресценции уменьвится в два раза. Число молекул триптофана (Н.) в

каждом образце в условиях кахего эксперимента оставалось /б

постоянным, Н. = 4,3-10 . Число молекул триптофана в ^ -состоянии определяли по формуле (Ноап, 1971)

A/_ = J_(i- "kW

где t„ -характеристическое время выхода интенсивности фосфоресценции на стационарный уровень. В назнх зкспэрниен--тальных условиях = G,i с и =6,6 с. Следовательно Kr«2,5-lfl" . Объем образца (U, ) равен 6,5-iO 2 икл. Предполагая, что молекулы триптофана в ^-состогшж разномерно распределена в это» объеме, из приближенного равенства

moehq оценить среднее расстояние CR. ) мегду иояекцлаик триптофана в триплстном Tt -состоенкн, при котором эффективность переноса тркплетно?. аяергаи равна 50Z. Таким образом среднее "критическое" расстояние R.-40 й.

ГЛАВА V. СТЕПЕНЬ ЗАСЕЛЕННОСТИ ТРШЕТННХ СОСТОЯНИИ АРОМАТИЧЕСКИХ ШШХСЯОТН'Д ОСТАТКОВ В БЕЛКАХ

Зависимость стационарной концентраций триплеткых Т,_ -состояний триптофана » тркптифанила для рлда белког от интенсивности сйлдчеикг приведена ка ркс.З. Стационарная концентрация Т, -состояний быстро достигает :!зкс::иалы:2гг

- 19 -

значения и затем не меняется при многократном увеличении интенсивности света. Подобные зависимости бнли получены для тирозина и тирозилов тех яе белков.

^—*

Н1-

30 50 100 I, у0

Рис.9. Зависимость стационарной концентрации Св отн. ед.) триплетных состояний триптофана и его остатков в белках ст интенсивности УФ-света при 77К в водно-глицериновон растворе С 1:2 по объему):

1. Триптофан;

2. Сыеороточннй альбунин человека (СЙЧ);

3. Сывороточный альбумин быка (CAS);

4. Яичный альбумин (Я,fi.);

5. Пепсин;

6. ДНКаза.

В таблице приведены значения относительного числа триплетных состояний в нолкулах белка, соответствуйте предельной стационарной концентрации триплетных состояний, которое определялись по формуле

Ит.- Af'C

Св • А

где С -полярная концентрация триптофана или тирозина в образце; СБ -молярная концентрация белка в образце; й -амплитуда спектра ЗПР триплетного состояния триптофана или тиро-

зина в образце с предельной стационарной концентрацией зтих состояний; й£ -тоже для триптофанилов или ткрозилов в белке. Прежде всего обращает на себя вникание то, что предельная стационарная концентрация триплетных состояний для триптофана и тркптофанила в сквороточнон альбукине человека при одинакозой молярной концентрации аминокислоты и белка ииеет одно значение. Так как молекула СЙЧ содержит только один триптофанил, это означает, что заселенность ^-состояний триптофана и трипгофанила в СЙЧ одинакова, '¿окно было бы ожидать, что в разных балках предельная концентрация Т4-состояний будет пропорциональна числу триптофанилов в белковой молекуле. Однако для большинства исследованных белков относительное предельное число триплетных состояний триптофанилов не превыиает двух на моле:;улу белка.

Таблица

Относительное предельное число пг триплетных состояний остатков триптофана и тирозина в молекуле белка в водно-глицериновом растворе (1:1 по обьеиу) при 77К.

Белок

СЙЧ

СЙБ

Я.&.

Трипсин

Пепсин

Глобин

ДНКаза

Лизоцим

¿-Химотрип-

синрген

Три, число в молекуле белка

Пт

(Три)

Тир. число в молекуле белка

1 1,0 18 3,3

2 1.7 15 2,4

3 1,9 9 1,4

4 1,6 10 1.8

5 2,0 — —

5 2,1 11 4,0

5 3,1 29 4,8

б 0.5 3 1.4

В 1,3 4 1.В

И-т

С Тир)

Примечание: точность определения пт + 20%.

Нааи было показано, что б белках тачве как в тркптофа-

- 21 -

не (гл.III) икеет место процесс дезактивации ^-состояний остатков триптофана под светом в области их трнплет-трип-леткого поглояения. РисЛО демонстрирует наличие этого эффекта в застеклованнон растворе личного альбумина.

0,5 ■

Ю

15

го

Тгво \>3№ \гхо

Рис.10. Изменение интенсивности фосфоресценции яичного аяьбзнина в водно-зтиленгликолевси стекле при 77К. ( и I -иоыэнтн вклячекиа и вкклнчения света с Л =280 нн и света с 1 >370 ни. 1«5 -интенсивность фосфоресценции (в ста, ед.) при 433 нн.

Подобные ргзулыатн полученн и для других белков. Однако объяснить ограничение предельного числа тркплетннх состояний тр;шго$анилоз (таблица) за их счет дезактивации под сзетом в области триплет-триплетного поглощения невозмояно. Эффективности проявления этого зффеята в белках и разбавленном растворе типтофана отличаатса незначительно. Так для СЭБ относительное сниаение интенсивности фосфоресценции ( £ ) составило 73%, для яичного альбцаина й = 732 и для папаина % = 41% при = 502 для триптофана в тех ге условиях. Тушителями ^-состояний в этой процессе, по-видимому, являются игакно С=0-фрагменты остатков триптофана находящихся в ^-состоянии. В случае участия в этом процессе соседних СО-групп эффективность дезактивации ^-состояний в белках была бн существенно вние.

гг

Драгих подтверждением невозможности объяснения ограничения прздельного числа триплетных состоснкй триптофанилов в белках за счет дезактивации "^-состояний под светом в области их триплет-триплетного поглацгикя является результаты эксперимента приведении на рис. 11.

Рис,11. Процент заселенности триплетных состояний остатков триптофана в белковой молекуле относительно зквимолярного раствора триптофана:

1, По данным измерен:ш амштуды ЗОР-сигнала триплетного состояния Сданные таблиц»). Облучение сфокусированным светом ртутной лампы ДРЕ-ЮОО;

2. По данный измерения отнесения интенсивности фосфоресценции к янтенсивноста флуоресценции. Облучение монохроматическим светом с Л=280 ни.

В качестве растворителя использовалась водно-глицериновая смесь, 1:2 по объему Ш и сиесь вода-зтиленгликоль, 1:1 по объему (2). Измерения проводились при 7?К.

Кривая 1 на рис.11. построенная ло данник таблици, представляет изкенение прсцекта заселекностк триплетных ^-состояний грнптофанилов зт бел::а к бглкс;. Облучение в этом

случае производилось в спектральной области, где поглодает триптофан и триптсфанил как в основном так и в триплетнаи Т( -состоянии. Кризая 2 на рис.И представляет изменение от-новения (1Рь/1$ ) интенсивности фосфоресценции к интенсяв-ности флуоресценции от белка к белку. За 1002 принято значение для триптофана з тех же экспериментальных

условиях. В этом случае облучение производилось мо.нохрома-тическин светом с А =280 на, т.е. в области где поглодает триптофан и триптофакил только в основной состоянии. Полная корреляция между кривыми (I) и (2) на рис.11 позволяет ут-ьерIдать, что характер изменения предельного числа триплет-ных ^ -состояний грнпгофанилов от белка к белку определяется не дезактивацией ^-состояний остатков триптофана под светом в области триплет-триплетного п;глочения.

В глЛи кани было показано, что в застекяоеанннх истинных растворах при 77К имеет ыесто индуктивно-резонансный перенос энергии между аолекулаик триптофана, находящимися в трнплетном Т( -состоянии. Критический радиус переноса К.^-40 а. Однако предельная степень заселенности ^-состояний копекул трипто^гна не превниает одного процента. Судя по результата«, пллучекшш для СЙЧ и СЯБ (таблица), предельная степень заселенности ^ -состояний остатков триптофана шзеет такое же значение. Для других исследованных белков степень заселенности еце меньее. В этом случае од-ковреигнное заселение ^ -состояний хотя бн двух остатков триптофана в одкой мяекуле белка маловероятно. Таким образец приходится сделать вывод о том, что тусгние ^-состояний по механизму индуктивно-рззонгненого переноса энергии иеяду соседними 71 -состояниями в иолекдле белка пало вероятно

Известно, что в белках имеет игсто эффективная миграция энергии электронного возбуждения между остатками ароматических аминокислот. Видиио в молекуле белка можно выделить некоторое число зон ииграции энергии, каждая из которых объединяет группу ароматических аминокислотных остатков. Энергия электронного возбуадения любого члена этой группы мигрирует на "конечный" акцептор, в качестве которого, как правило, выступает один из триптофанилов. После перехода "конечного" акцептора за счет переноса энергии,

или б результате поглощения кванта свете, в триплетно-воз-буаденное состояние перенос энергии на него, по-видимому, не прекращается. Условия для такого переноса энергии по индуктивно-резонансному механизму сохранявтся, так как у триптофанила иаеет место перекрытие спектра флуоресценции со спектром триплет-триплетнсго поглоцения. Кзантово-меха-нические запреты для такого переноса энергии отсутствует. Таким образам, с одной сторона, икграция энергии электронного возбуждения остатков ароматических заинокислот в белке приводит к ускорения перехода "конечных" акцепторов в ^-состояние. С другой стороны, миграция энергии приводит к тому, что сильно снижается вероятность заселения ^-состояний проаеяуточных переносчиков энергии в группе миграции. По-видимому, это приводит к тоиу, что заселенность ^-состояний не растет пропорционально числу триптофанилов или тирозилов в белковой молекуле.

Подводя итог исследованиям факторов, влияющих на заселенность Т( -состояний в белках можно сказать слсдуацее:

- основным каналом дезактивации, определявшим степгнь заселенности триплетнкх состояний в белках, является процесс тушения этих состояний под светом в области триплет-триплетного поглозенка;

- разная степень заселенности триплетных состояний в белках определяется, по-видимому, разной организацией в них системы обцей ниграции энергии по индуктивно-резонанснону механизму.

вызолы

1. Обнарувено эффективное обратимое тдяеняе триплет-но-возбувденных Т( -состояний триптофана через-ьцсоковозбуи-дечное Тг-состояние С=С-фрап;ентом карбоксильной группы.

2.. Показано, что внутркклекулярное тупение триплетных состояний триптифана является основной причиной низкой предельной степени их заселенности в полярных стеклах при 77К,

3. Обнаружен бегизличательнкй перенос энергии в ягляр-ном стекле при 77К мегду молекула»: триптофана, находяцкми-ся в .триплетноа состоянии по индуктиБИо-резокансноиу

- 25 -

механизму. Среднее расстояние аегду молекулами триптофана в триплетном состоянии, при котором эффективность переноса равна 50%, составляет ~40 А.

4. Установлено, что величина предельной концентрации триплетных состояний триптофанилов и тирозилов не изменяется в соответствии с их количествои в иолекуле белка. Основным каналом дезактивации, определявшим степень заселенности триплетных состояний в балках, является процесс туагния этих состояний под светоа в области тр:шлет-трип~ летного поглощения. Разная степень заселенности триплетных состояний з белках определяется, по-видимоку, разной организацией в них системы обзей миграция глергни по нндукткв-но-резонанснсиу механизма.

- СПИСОК РАБОТ, СПНШКОВАНННХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИЙ

1. Львов K.U., Кузнецов C.B., Костиков А.П. Обратимое снааение интенсивности фосфоресценции триптофана при действии света в области триплетнаго псглоления при 77К // биофизика. - 1Э93. - Г.38. - Я4. - С. 563-573."

2. Львов К.П., Кузнецов C.B.. Костиков А.Л. Кинетическая модель эффекта обратимого снизелия заселенности трип-летного состояния триптофана при действии спета // Биофизика. - ¡933. - Т.38. - М. - С.5?4-5?9.

3. ЛьЕоз К.S., Кузнецов C.B., Бибиков С.5., Костиков fi.il. Заселенность тр.чялЕгна-возбоаденннх состояний триятофаиштв и тирозилов з белках // Биофизика. - 1993. -Т.38. - .45. - С.741-745. —

4. Льзов K.M., Кузнецов С.5., Бибиков С.Б.. Костиков А.П. йнддктивно-резоканснай перенос энергии аеаду яолекуланн триптофана в триплзтко-возбувденнон состоянии // Биофизика. - ¿933. - Т.38. - КВ.