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.