Количественные характеристики спектров поглощения пептидов фенилаланина в области 120-280 нм

Ролле Светлана Александровна
Санкт-Петербургский государственный университет

Научный руководитель: Цыганенко Наталия Михайловна, кандидат физико-математических наук

Для исследования механизмов радиационных повреждений аминокислот и пептидов требуется количественная информация, характеризующая взаимодействие этих молекул с излучением, и, в первую очередь, важно знать коэффициенты поглощения для квантов с разной энергией.. Особый интерес представляет область жесткого, так называемого, вакуумного ультрафиолета (l < 200 нм), где энергия поглощенного кванта может вести либо к ионизации или диссоциации молекулы, либо к возбуждению молекулы на высокий энергетический уровень, заселения которого при облучении УФ или видимым светом не происходит. На первом этапе выполнения представленной работы впервые экспериментально были определены линейные коэффициенты поглощения в области 120-230 нм для тонких плёнок фенилаланина (Phe), его ди- и трипептидов (Phe-Phe, Phe-Phe-Phe), пептидов фенилаланина с глицилом (Phe-Gly, Phe-Gly-Gly, Gly-Phe), а также проведено отнесение полос [1]. Было обнаружено уменьшение линейного коэффициента поглощения m (l ) в ряду Phe, Phe-Phe, Phe-Phe-Phe. Так, для полосы 199 нм m 199 составляет 1,7? 105см-1; 1,2? 105см-1 и 1? 105 см-1, а для полосы 130 нм m 130 равно 1,87? 105см-1, 1,2? 105см-1 и 0,7? 105см-1, соответственно. Таким образом, для ряда Phe, Phe-Phe, Phe-Phe-Phe эксперимент выявил гипохромизм в спектральной области 120-230 нм, эффект, ранее описаный для тонких пленок другой аминокислоты - триптофана [2].

рис.1. Поглощение в ВУФ области спектра тонких пленок пептидов, содержащих фенилаланин. A - пептиды фенилаланина, Б - смешанные пептиды [1].

Далее, для разделения эффектов, вызванных внутри- и межмолекулярными взаимодействиями, были определены молярные коэффициенты экстинкции вышеупомянутых пептидов и хромофоров в их составе в разбавленных водных растворах в области 200 - 230 нм. В этой области тоже наблюдался гипохромизм: уменьшение поглощения в расчете на один хромофор при усложнении молекулы. При этом молярный коэффициент экстинкции пептида в целом возрастает, в отличие от линейного коэффициента поглощения m (l ). Оценки показали, что гипохромный эффект в водных растворах при 215 нм составил от 33% (Phe-Phe) до 47% (Phe-Phe-Phe). Количественно, поглощение пептидов фенилаланина с глицином во всей исследованной спектральной области выше, чем поглощение самого фенилаланина. Среди пептидов, содержащих глицин, наибольший коэффициент поглощения имеет GlyPhe, наименьший - PheGly. Совокупность количественных данных по гипохромизму в пленках и водных растворах дает возможность судить о внутри- и межмолекулярных взаимодействиях в исследованных образцах.

В теоретической части работы для экспериментально исследованных пептидов полуэмпирическим методом АМ1 были сделаны расчеты значений энергий и вида молекулярных орбиталей. Расчетные данные использованы для интерпретации закономерностей, наблюдаемых в экспериментально полученных спектрах. Полуэмпирическим методом Zindo/S рассчитаны электронные спектры поглощения нейтральных пептидов в вакууме. Выделен вклад поглощения пептидной связи. Результаты расчетов показали, что электронные спектры поглощения, полученые полуэмпирическим методом Zindo/S, корректно не воспроизводят спектров тонких пленок, а ближе к спектрам водных растворов. Тем не менее, расчетные данные оказались полезными при интерпретации полос поглощения.

Список публикаций:

[1] Ролле С.А., Петров М.Ю., Цыганенко Н.М., Ардемасова З.А., Калихевич В.Н. Экспериментальное исследование поглощения в области вакуумного ультрафиолета пленок ди- и трипептидов, содержащих фенилаланин. В кн.: Международная конференция молодых ученых и специалистов "Оптика-99", Санкт-Петербург, 19-21 октября 1999. Тезисы докладов, с.32 (1999)

[2] Tsyganenko N.M., Petrov M.Yu., Ardemasova Z.A.,Kalikhevitch V.N. Peptide absorption in the vacuum ultraviolet spectral region In: J. C. Merlin et al. (eds.), Spectroscopy of Biological Molecules. Kluwer Academic Publishers, 1995, p.75 - 76

(c) АСФ России, 2001