Прямое наблюдение образования комплекса«холестерин - модель биологической мембраны»методами ЯМР-спектроскопии
- Авторы: Галиуллина ЛФ1, Блохин ДС1, Аганов АВ1, Клочков ВВ1
-
Учреждения:
- Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
- Выпуск: Том 7, № 3 (2012)
- Страницы: 41-48
- Раздел: Статьи
- Статья получена: 11.01.2023
- Статья опубликована: 15.09.2012
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/121576
- DOI: https://doi.org/10.23868/gc121576
- ID: 121576
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Целью данной работы являлось исследование взаимодействия и комплексообразования холестерина и
молекул додецилсульфата натрия, взятых в качестве
модели биологической мембраны, а также описание комплекса холестерин - додецилсульфат натрия в растворе
современными методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса.
Спектры ядерного магнитного резонанса были записаны
на импульсном спектрометре с Фурье-преобразованием
Bruker Avance 500.
Сигналы в 1Н спектрах ядерного магнитного резонанса холестерина, додецилсульфата натрия, а также смеси
холестерин + додецилсульфат натрия были соотнесены
на основании литературных данных и данных 2D гомо- и
гетерокорреляционных экспериментов ядерного магнитного резонанса. Для исследования мицеллообразования додецилсульфата натрия и образования комплекса
холестерин+мицеллы додецилсульфата натрия были проведены селективные эксперименты спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера.
Образование мицелл на основе додецилсульфата натрия в растворе диметилсульфоксида было подтверждено
данными спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера.
Наличие комплекса между холестерином и мицеллами, образованными молекулами додецилсульфата натрия, устанавливалось с помощью одномерных селективных экспериментов спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера.
В эксперименте наблюдается эффект Оверхаузера между
ОН-группой холестерина и концевыми группами гидрофобной части додецилсульфата натрия, что соответствует их
близкому пространственному расположению и наличию
комплекса между холестерином и мицеллами додецилсульфата натрия.
На основании экспериментов, проведенных с использованием ядерного магнитного резонанса, было установлено, что додецилсульфата натрия образует в растворе
диметилсульфоксида обратные мицеллы при концентрации выше критической концентрации мицеллообразования. Молекулы холестерина образуют межмолекулярный
комплекс с мицеллами додецилсульфата натрия путем
взаимодействия ОН-группы холестерина с концевыми алифатическими группами СН3-1 и СН2-2 молекулы додецилсульфата натрия. Такое взаимодействие имеет сходство
с поведением холестерина в фосфолипидных бислойных
мембранах, в которых холестерин проникает своей циклической частью в гидрофобные хвосты фосфолипидных
молекул, ориентируясь преимущественно перпендикулярно
к бислоям.
молекул додецилсульфата натрия, взятых в качестве
модели биологической мембраны, а также описание комплекса холестерин - додецилсульфат натрия в растворе
современными методами спектроскопии ядерного магнитного резонанса.
Спектры ядерного магнитного резонанса были записаны
на импульсном спектрометре с Фурье-преобразованием
Bruker Avance 500.
Сигналы в 1Н спектрах ядерного магнитного резонанса холестерина, додецилсульфата натрия, а также смеси
холестерин + додецилсульфат натрия были соотнесены
на основании литературных данных и данных 2D гомо- и
гетерокорреляционных экспериментов ядерного магнитного резонанса. Для исследования мицеллообразования додецилсульфата натрия и образования комплекса
холестерин+мицеллы додецилсульфата натрия были проведены селективные эксперименты спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера.
Образование мицелл на основе додецилсульфата натрия в растворе диметилсульфоксида было подтверждено
данными спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера.
Наличие комплекса между холестерином и мицеллами, образованными молекулами додецилсульфата натрия, устанавливалось с помощью одномерных селективных экспериментов спектроскопии ядерного эффекта Оверхаузера.
В эксперименте наблюдается эффект Оверхаузера между
ОН-группой холестерина и концевыми группами гидрофобной части додецилсульфата натрия, что соответствует их
близкому пространственному расположению и наличию
комплекса между холестерином и мицеллами додецилсульфата натрия.
На основании экспериментов, проведенных с использованием ядерного магнитного резонанса, было установлено, что додецилсульфата натрия образует в растворе
диметилсульфоксида обратные мицеллы при концентрации выше критической концентрации мицеллообразования. Молекулы холестерина образуют межмолекулярный
комплекс с мицеллами додецилсульфата натрия путем
взаимодействия ОН-группы холестерина с концевыми алифатическими группами СН3-1 и СН2-2 молекулы додецилсульфата натрия. Такое взаимодействие имеет сходство
с поведением холестерина в фосфолипидных бислойных
мембранах, в которых холестерин проникает своей циклической частью в гидрофобные хвосты фосфолипидных
молекул, ориентируясь преимущественно перпендикулярно
к бислоям.
Об авторах
Л Ф Галиуллина
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
Д С Блохин
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
А В Аганов
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
В В Клочков
Казанский (Приволжский) федеральный университет, КазаньКазанский (Приволжский) федеральный университет, Казань
Список литературы
- Yeagle P.L. Cholesterol and the cell membrane. Biochim. Biophys. Acta. 1985; 822: 267-87.
- Borroni B., Pettenati C., Bordonali T. et al. Serum cholesterol levels modulate long-term efficacy of cholinesterase inhibitors in Alzherimer disease. Neuroscience Lett. 2003; 343: 213-5.
- Mironov V.S., Galyametdinov Y.G., Ceulemans A. et al. J. Chem. Phys. 2000; 113: 10293-303.
- Wang G., Keifer P., Peterkofsky A. Solution structure of the N-terminal amphitropic domain of Escherichia coli glucose-specific enzyme IIA in membrane-mimetic micelles. Protein Science 2003; 12: 1087-96.
- Blokhin D.S., Efimov S.V., Klochkov A.V. et al. Spatial structure of the decapeptide Val-Ile-Lys-Lys-Ser-Thr-Ala-Leu-Leu-Gly in water and in a complex with sodium dodecyl sulfate micelles. Appl. Magn. Reson. 2011; 41(2): 267-82.
- Henry G.D., Sykes B.D. Methods to study membrane protein structure in solution. Methods in Enzymology 1994; 239: 515-35.
- Stonehouse J., Adell P., Keeler J. et al. Ultrahigh-quality NOE spectra. J. Am. Chem. Soc. 1994; 116: 6037-8.
- Stott K., Stonehouse J., Keeler J. et al. Excitation sculpting in high-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy: application to selective NOE experiments. J. Am. Chem. Soc. 1995; 117: 4199-200.
- Castagne D., Dive G., Evrard B. et al. Spectroscopic studies and molecular modeling for understanding the interactions between cholesterol and cyclodextrins. J. Pharm. Pharmaceut. Sci. 2010; 13(2): 362-77
- Singh H.N., Singh S., Tewari K.S. Surface active anions in polar solvents: Conductometric studies on solutions of sodium decyl and dodecyl sulfate in water, N,N-dimethylformamide, and dimethyl sulfoxide. Journal of the American oil chemists society. 1995; 52: 436-8.
- Ernst R.R., Bodenhausen B., Wokaun A. Principles of nuclear magnetic resonance in one and two dimensions. Oxford: Oxford University Press; 1987.
- Gadiev T.A., Khairutdinov B.I., Antipin I.S. et al. Analysis of the spatial structure of calixarenes in solutions by 2-D NMR (NOESY) spectroscopy. Appl. Magn. Reson. 2006; 30(2): 65-73.
- Gordon S.R., Hitchens T.K. Fundamentals of Protein NMR spectroscopy. Dordrecht: Springer; 2006.
- Elles Ch.G., Levinger N.E. Reverse micelles solubilizing DMSO and DMSO-water mixtures. Chemical Physics Letters 2000; 317: 624-30.
- Robinson A.J.; Richards W.G., Thomas P.J. et al. Behavior of сholesterol and its effect on head group and chain conformations in lipid bilayers: a molecular dynamics study. Biophysical Journal 1995; 68: 164-70.
- Tiburu E.K., Dave P.C., Lorigan G.A. Solid-state 2H NMR studies of the effects of cholesterol on the acyl chain dynamics of magnetically aligned phospholipid bilayers. Magn. Reson. Chem. 2004; 42: 132-8.
Дополнительные файлы
