ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА Fe В МИОГЛОБИНЕ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЕНТГЕНОВСКОГО ПОГЛОЩЕНИЯ

Смоленцев Григорий Юрьевич

Научный руководитель: Солдатов Александр Владимирович, доктор ф.-м. наук, профессор кафедры физики твердого тела РГУ

Ростовский Государственный Университет, г. Ростов-на-Дону, Россия

При изучении механизмов связи лигандов с белком важным является определение соответствия между структурой локального окружения атома металла в активном центре и его спиновым состоянием, так как спиновый переход может менять биологическое функциональное состояние белка. В миоглобине изменение спинового состояния Fe происходит при его охлаждении до 80 K. Согласно различным данным, этот переход может сопровождается изменениями геометрии активного центра или происходить без таковых. Этот переход исследован методом рентгеновской спектроскопии поглощения с последующим теоретическим анализом на основе теории многократного рассеяния.

Изменения в околопороговой структуре рентгеновского спектра поглощения могут быть вызваны двумя факторами: изменением в структуре ближайшего окружения поглощающего атома и изменением в его электронной структуре. Локальная структура моделировалась двумя способами: с выходом атома Fe из плоскости гема без значительных изменений расстояния Fe-N и без такового. Влияние спиновой конфигурации учитывалось при проведении самосогласованного спин- поляризованного расчета потенциала в Xa модели Слейтера через обменный потенциал.

Одной из задач исследования являлось разделение влияния структуры окружения атома железа и его спинового состояния на детали ближней тонкой структуры рентгеновского поглощения. Для этого были рассчитаны спектры поглощения для обоих типов локальной структуры и обоих спиновых состояний Fe. Изменение симметрии в координационной сфере железа приводит к значительным изменениям спектра рентгеновского поглощения в интервале от самого края (около 15 эВ) вплоть до энергий порядка 30-50 эВ выше основного края поглощения. Спиновые эффекты оказались пренебрежимо малыми при энергиях выше 15 эВ от основного края поглощения, но влияющим в достаточной степени на край поглощения, а именно, переход из высокого спина в низкий спин вызывает "голубой" сдвиг рентгеновского поглощения на величину около 1 эВ и небольшое уменьшение интенсивности основного пика поглощения в случае обеих структур.

Таким образом, было полученно, что изменение спинового состояния Fe приводит к изменениям в локальной структуре активного центра с выходом атома Fe из плоскости гема.

e-mail: asf@asf.e-burg.ru