|
Тепловые свойства структурного белка эластина по данным дифференциальной сканирующей калориметрии Санкт-Петербургский государственный университет Научный руководитель: Белопольская Татьяна Валентиновна, к.ф.-м.н. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) выполнено исследование тепловых свойств системы эластин-вода в широком диапазоне температур (-50+150° С) при различной гидратации компонентов: от практически дегидратированного биополимера до биополимера, количество воды в котором в несколько раз превышает количество связанной. Выбор объекта исследования обусловлен прежде всего тем, что рассматриваемый белок занимает особое место в иерархии природных соединений. По данным исследованиий методом рентгено-структурного анализа [1] в этом белке не обнаружены какие-либо надмолекулярные упорядоченные образования. Эта структурная особенность принципиально отличает эластин от других биополимеров – глобулярных и фибриллярных белков и нуклеиновых кислот – ранее исследованных методом ДСК с использованием подхода о глубокой связи всех индуцированных теплом конформационных и релаксационных переходов [2,3]. Проведенные исследования показали, что при всех степенях гидратации на температурной зависимости теплоемкости эластина отсутствует дополнительное по отношению к градуальному теплопоглощение, проявляющееся в виде ярко выраженного эндоэффекта, в области температур, при которых обычно наблюдается эндотермическое разрушение упорядоченных молекулярных структур биополимеров – процесс денатурации, т. е. при нагревании нативного эластина денатурации не происходит. Таким образом тепловые исследования показывают, что нативный эластин действительно является аморфным. В результате сопоставления с ранее полученными данными для коллагена установлено, что термограммы нагревания эластина при степенях гидратации, соответствующих содержанию в биополимере связанной воды (4–27%) являются типичными для теплового поведения стеклующейся биополимерной системы [2] и отражают переход из стеклообразного состояния в высокоэластическое. Показано, что температура стеклования эластина сильно зависит от содержания связанной воды и изменяется в пределах 10? 135° С при изменении влажности от 25 до 4% . Т.о. вода выступает в роли природного пластификатора в нативном состоянии эластина, в то время как в других биополимерах вода служит пластификатором лишь в денатурированном состоянии.Величина скачка теплоемкости при стекловании составляет 0,11 кал/г? град в пересчете на сухой вес и также находится в хорошем согласии с данными по абсолютным значениям теплоемкости системы коллаген – вода. Обнаружено, что значения теплоемкости нативного эластина в окрестностях влажности, соответствующей максимальному содержанию связанной воды, близки к значениям теплоемкости денатурированного коллагена – структурного белка, имеющего очень близкий к эластину аминокислотный состав, но отличающeгося по первичной и пространственной структуре. Кроме того, мы установили, что в этих же условиях, близких к условиям функционирования фибриллярных белков в биоорганизмах, теплоемкость нативного эластина значительно выше теплоемкости нативного коллагена. Такое различие теплоемкости в нативном состоянии связано, по-видимому, с различными функциями, которые выполняют в биоорганизмах два основных структурных белка: коллаген и эластин. Как известно, первый из них в большей степени ответственен за прочность биотканей, второй – за их подвижность или эластичность.
|
| (c) АСФ России, 2001 |