МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ФОТОПРОТЕКТОРНОГО ДЕЙСТВИЯ СЕРОТОНИНА

Вашанов Г. А.
Кафедра биофизики и биотехнологии Воронежского госуниверситета, 394693Воронеж
С целью выявления закономерностей взаимодействия серотонина с белковыми молекулами были проведены модельные эксперименты с использованием гемоглобина (Hb, 10-5-10-4 моль/л) в присутствии серотонина (Srn, 10-5-10-3 моль/л). Показано, что добавление Srn к раствору необлученного гембелка приводит к значительному изменению основных характеристик кривых диссоциации оксигемоглобина (КДО) - значения полунасыщения кислородом (P50) и константы Хилла (a), свидетельствующему об увеличении сродства белка к лиганду и изменении степени кооперативного взаимодействия субъединиц. Анализ спектров фотофлуоресценции показал существенное изменение конформационного состояния молекул Hb при связывании биогенного амина, степень которого определяется исходной структурой гембелка и концентрацией Srn в образце. Предполагается, что комплексообразование осуществляется за счет неполярных взаимодействий, установление которых индуцирует делокализацию системы сопряженных p-связей циклической структуры Srn и приводит к увеличению интенсивности его флуоресценции. С использованием метода ИК-спектроскопии показано, что формирование комплекса Hb-Srn затрагивает вторичную структуру белка. Таким образом, полученные данные свидетельствуют об изменении пространственной организации молекул гембелка при образовании комплекса Hb-Srn, являющемся конечным результатом цепи промежуточных конформационных изменений участков белковой макромолекулы, ответственных за связывание биогенного амина. Взаимодействие Srn с Hb при использованных концентрациях веществ является двухфазным и осуществляется в области субъединичных контактов. На первом этапе (соотношение молекул Hb:Srn - до 1:10) наблюдается образование функционально активного комплекса Hb-биогенный амин. На второй стадии (соотношение молекул 1:100) отмечается дезорганизация белковой глобулы, сопровождающаяся окислением гемового железа. Создающаяся на молекулярном уровне за счет формирования комплекса белок-лиганд гипоксия ("молекулярная гипоксия") может служить одним из основных механизмов, благодаря которому Srn проявляет свою фотопротекторную функцию. Добавление серотонина
(10-5 моль/л) в раствор гемоглобина (10-6 моль/л) при значениях рН 6,2; 7,4; 11,6 приводит к значительному возрастанию интенсивности свечения. Анализ зависимости величины константы Хилла в молекуле гемоглобина от концентрации серотонина показывает, что процесс комплексообразования включает две стадии.