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.