КРИОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИИ С БОМБАРДИРОВКОЙ БЫСТРЫМИ АТОМАМИ

Боряк О. А., Косевич М. В., Орлов В. В., Шелковский В. С.
Отдел молекулярной биофизики, Физико-технический институт низких температур им. Б.И.Веркина НАН Украины, 310164 Харьков, Украина
Недавно разработанный метод низкотемпературной масс-спектрометрии с бомбардировкой быстрыми атомами (НТ ББА) позволяет изучать физико-химические процессы в замороженных водных растворах биологически активных соединений. В настоящем сообщении обсуждаются основы метода и его возможные применения к решению криобиологических и криобиофизических задач. НТ ББА является чувствительной к фазовому составу, агрегатному состоянию образца и морфологии его поверхности. Это позволяет наблюдать фазовые переходы в образце в интервале температур от точки кипения жидкого азота до комнатной. Традиционная информация, получаемая с помощью масс-спектрометрии, касается химического состава образца; при НТ-условиях новые соединения, образующиеся по ходу замораживания системы, например, кристаллогидраты, криогидраты и продукты криохимических реакций могут быть идентифицированы in situ. Нетрадиционным для масс-спектрометрии видом информации является возможность различать типы межмолекулярных взаимодействий в замороженных образцах на основе анализа распыляемых с поверхности кластерных ионов. Пример исследования водно-глицериновых растворов демонстрирует потенциал НТ ББА в оценке свойств криопротекторов. Выявлены отличия межмолекулярных взаимодействий биомолекул с водным льдом и криопротекторными компонентами в замороженных образцах. В частности, продемонстрировано значительное увеличение связывания азотистых оснований нуклеиновых кислот с ионами щелочных металлов и дегидратация в замороженных водно-солевых растворах в сравнении с практическим отсутствием связывания с ионами металлов и сохранением водородных связей с растворителем в глицериновых растворах при той же концентрации. Будут представлены и обсуждены некоторые другие интересные эффекты, такие как сохранение продуктов гидролиза солей в замороженных растворах, мониторинг полимеризации формальдегида при охлаждении формалина.