Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Пластун И. Л., Наумов А. А., Жулидин П. А., Филин П. Д. Спектральные проявления межмолекулярного взаимодействия аминокислот из состава иммуноглобулина и фактора некроза опухоли и анализ влияния цианина 7 на это взаимодействие // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2022. Т. 22, вып. 1. С. 46-61. DOI: 10.18500/1817-3020-2022-22-1-46-61, EDN: CYOHDO

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
31.03.2022
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 260)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Оптика и спектроскопия. Лазерная физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
539.194:539.196.3:544.174.3
DOI: 
10.18500/1817-3020-2022-22-1-46-61
EDN: 
CYOHDO

Спектральные проявления межмолекулярного взаимодействия аминокислот из состава иммуноглобулина и фактора некроза опухоли и анализ влияния цианина 7 на это взаимодействие

Авторы: 
Пластун Инна Львовна, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Наумов Анатолий Анатольевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Жулидин Павел Андреевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Филин Павел Дмитриевич, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.
Аннотация: 

Методами квантовохимического моделирования и молекулярной динамики исследовано комплексообразование иммуноглобулина и фактора некроза опухоли, взаимодействие которых составляет основу терапевтического действия иммунодепрессивного препарата этанерцепт. Было рассмотрено влияние красителя цианин 7 на возможности образования водородных связей между аминокислотами фактора некроза опухоли и иммуноглобулина. Анализ степени влияния красителя на комплексообразование фактора некроза опухоли и иммуноглобулина необходим для его использования в качестве флуоресцентной метки этанерцепта при исследовании прохождения этого лекарственного препарата по сосудам и тканям организма in vivo. Моделирование было основано на расчете молекулярных структур и ИК спектров по методам теории функционала плотности с последующим анализом параметров образовавшихся водородных связей, а также на исследовании динамики белковой структуры фактора некроза опухоли. Было обнаружено, что цианин 7 слабо влияет на комплексообразование аминокислот и, следовательно, не приводит к снижению лекарственного действия, что делает возможным использование цианина 7 для мечения этанерцепта.

Ключевые слова: 
ИК спектр
аминокислоты
иммуноглобулин
фактор некроза опухоли
цианин 7
молекулярное моделирование
водородные связи
теория функционала плотности
молекулярная динамика
Благодарности: 
Авторы статьи выражают благодарность старшему научному сотруднику лаборатории дистанционно управляемых систем для тераностики образовательно-научного института наноструктур и биосистем Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского кандидату химических наук Оксане Александровне Майоровой и научному сотруднику центра нейробиологии и нейрореабилитации автономной некоммерческой образовательной организации высшего профессионального образования «Сколковский институт науки и технологий» кандидату биологических наук Ольге Александровне Синдеевой за предложение интересной и перспективной задачи, имеющей большое практическое значение для медицины и биофизики. Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта РФФИ в рамках научного проекта № 20-33-90250.
Список источников: 
  1. Aggarwal B. Signalling pathways of the TNF superfamily : A double-edged sword // Nature Reviews Immunology. 2003. Vol. 3. P. 745–756. https://www.doi.org/10.1038/nri1184  
  2. Wingfield P., Pain R. H., Craig S. Tumour necrosis factor is a compact trimer // FEBS Letters. 1987. Vol. 211, iss. 2. P. 179–184. https://www.doi.org/10.1016/0014-5793(87)81432-1  
  3. Stangel M., Schumacher H. C., Ruprecht K., Boegner F., Marx P. Immunoglobulins for Intravenous Use Inhibit TNFα Cytotoxicity In Vitro // Immunological Investigations. 1997. Vol. 26, iss. 5–7. P. 569–578. https://www.doi.org/10.3109/08820139709088541
  4. Haraoui B., Bykerk V. Etanercept in the treatment of rheumatoid arthritis // Therapeutics and Clinical Risk Management. 2007. Vol. 3, iss. 1. P. 99–105. https://www.doi.org/10.2147/tcrm.2007.3.1.99/
  5. Schmid A. S., Neri D. Advances in antibody engineering for rheumatic diseases // Nat. Rev. Rheumatol. 2019. Vol. 15. P. 197–207. https://www.doi.org/10.1038/s41584-019-0188-8
  6. Banner D. W., D’Arcy A., Janes W., Gentz R., Schoenfeld H.-J., Broger C., Loetscher H., Lesslauer W. Crystal structure of the soluble human 55 kd TNF receptor-human TNFβ complex : Implications for TNF receptor activation // Cell. 1993. Vol. 73, iss. 3. P. 431–445. https://www.doi.org/10.1016/0092-8674(93)90132-A
  7. Drugbank. URL: https://go.drugbank.com/drugs/DB00005 (дата обращения: 25.01.2022).
  8. Стид Дж. В., Этвуд Дж. Л. Супрамолекулярная химия : в 2 т. М. : Академкнига, 2007. Т. 1. 479 с.
  9. Лен Ж.-М. Супрамолекулярная химия : концепции и перспективы. Новосибирск : Наука. Сиб. предприятие РАН, 1998. 334 с.
  10. Нельсон Д., Кокс М. Основы биохимии Ленинджера : в 3 т. М. : Лаборатория знаний, 2020. Т. 1. 693 с.
  11. Кон В. Электронная структура вещества – волновые функции и функционалы плотности // Успехи физических наук. 2002. Т. 172, № 3. С. 336–348.
  12. Becke A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange // Journal of Chemical Physics. 1993. Vol. 98, № 7. P. 5648–5652. https://www.doi.org/10.1063/1.464913
  13. Frisch M. J., Trucks G. W., Schlegel H. B., Scuseria G. E., Robb M. A., Cheeseman J. R., Montgomery J. A., Vreven Jr. T., Kudin K. N., Burant J. C., Millam J. M., Iyengar S. S., Tomasi J., Barone V., Mennucci B., Cossi M., Scalmani G., Rega N., Petersson G. A., Nakatsuji H., Hada M., Ehara M., Toyota K., Fukuda R., Hasegawa J., Ishida M., Nakajima T., Honda Y., Kitao O., Nakai H., Klene M., Li X., Knox J. E., Hratchian H. P., Cross J. B., Adamo C., Jaramillo J., Gomperts R., Stratmann R. E., Yazyev O., Austin A. J., Cammi R., Pomelli C., Ochterski J. W., Ayala P. Y., Morokuma K., Voth G. A., Salvador P., Dannenberg J. J., Zakrzewski V. G., Dapprich S., Daniels A. D., Strain M. C., Farkas O., Malick D. K., Rabuck A. D., Raghavachari K., Foresman J. B., Ortiz J. V., Cui Q., Baboul A. G., Clifford S., Cioslowski J., Stefanov B. B., Liu G., Liashenko A., Piskorz P., Komaromi I., Martin R. L., Fox D. J., Keith T., Al-Laham M. A., Peng C. Y., Nanayakkara A., Challacombe M., Gill P. M. W., Johnson B., Chen W., Wong W., Gonzalez C., Pople J. A. Gaussian 03, Revision B.03. Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2003. 302 p.
  14. Avogadro – Free cross-platform molecular editor – Avogadro. Funding for the Avogadro manual was provided by the University of Pittsburgh Department of Chemistry. Pittsburgh, Pensylvania, 2015. URL: https://avogadro.cc/ (дата обращения:10.12.2021).
  15. Программа графической визуализации результатов численного моделирования на основе методов квантовой механики : св-во о гос. регистрации программы для ЭВМ 2015616290 Рос. Федерация / А. Н. Бокарев, И. Л. Пластун ; правообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.». № 2015612953 ; заявл. 13.04.15 ; зарегистр. 05.06.15, Бюл. № 1. 1 с.
  16. Berendsen H. J. C., Spoel D. van der, Drunen R. van. GROMACS : A message-passing parallel molecular dynamics implementation // Computer Physics Communications. 1995. Vol. 91, iss. 1–3. P. 43–56. URL: https://www.gromacs.org/ (дата обращения: 25.12.2021). https://www.doi.org/10.1016/0010-4655(95)00042-E
  17. Jorgensen W. L., Tirado-Rives J. The OPLS [optimized potentials for liquid simulations] force field for proteins, energy minimizations for crystals of cyclic peptides and crambin // J. Am. Chem. Soc. 1988. Vol. 110, № 6. P. 1657–1666. https://www.doi.org/10.1021/ja00214a001
  18. RCSB Protein Data Bank. URL: https://www.rcsb.org (дата обращения: 25.12.2021).
  19. Swiss-PdbViewer. URL: https://spdbv.unil.ch/ (дата обращения: 25.12.2021).
  20. SpectraBase. URL: https://spectrabase.com/spectrum/7kr7mSoNW0L (дата обращения: 25.12.2021).
  21. SpectraBase. URL: https://spectrabase.com/spectrum/KI2ZbIxbL2R (дата обращения: 25.12.2021).
  22. SpectraBase. URL: https://spectrabase.com/spectrum/8L47PqQWVnH (дата обращения: 25.12.2021).
  23. Иогансен А. В. Инфракрасная спектроскопия и спектральное определение энергии водородной связи // Водородная связь / отв. ред. Н. Д. Соколов. М. : Наука, 1981. С. 112–155.
  24. Бабков Л. М., Пучковская Г. А., Макаренко С. П., Гаврилко Т. А. ИК спектроскопия молекулярных кристаллов с водородными связями. Киев : Наукова думка, 1989. 160 с.
Поступила в редакцию: 
30.12.2021
Принята к публикации: 
04.02.2022
Опубликована: 
31.03.2022
  • 892 просмотра