ОПИСАНИЕ СПЕКТРОВ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ОРГАНИЧЕСКИХ ФЛУОРОФОРОВ ЛОГ-НОРМАЛЬНОЙ ФУНКЦИЕЙ И ЕГО ПРИЛОЖЕНИЕ К ИССЛЕДОВАНИЮ ПРИРОДЫ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ОСТАТКОВ ТРИПТОФАНА В БЕЛКАХ

Бурштейн Э. А., Емельяненко В. И., Решетняк Я. К.
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142292 Пущино
Бесструктурные спектры флуоресценции различных органических флуорофоров в шкале частот точно описываются четырехпараметрической лог-нормальной функцией. Анализ параметров этой функции для спектров излучения различных производных триптофана, индола, фталимидов, аминопиридинов и ацетилантраценов, измеренных в различных растворителях, показал, что три определяющих форму параметра (положения максимума спектра n0 и двух полумаксимальных амплитуд n+ и n-) линейно связаны друг с другом и параметры этой связи специфичны для вида флуорофора. Этот факт снижает до одного число параметров уравнения, описывающих форму полосы, т.е. положение максимума спектра полностью определяет форму спектра излучения для производных данного флуорофора в различных условиях. Такое представление значительно упрощает задачу аналитического разложения на элементарные компоненты составных спектров флуоресценции данного флуорофора в гетерогенных системах. На базе такого однопараметрического описания положения и формы спектра созданы программы разложения на лог-нормальные компоненты составных спектров флуоресценции остатков триптофана в белках и проведено разложение спектров ~160 белков. Гистограмма встречаемости в белках остатков триптофана с различным положением максимума спектра флуоресценции подтвердила гипотезу о существовании дискретных спектральных состояний триптофана в белках. Для ~40 белков с известной трехмерной структурой лог-нормальные компоненты спектров флуоресценции были отнесены к отдельным остаткам триптофана и проведен анализ корреляции между положением максимума спектра излучения и рядом структурных и физико-химических характеристик микроокружения индольного флуорофора в макромолекуле. Наиболее очевидной оказалась связь положения максимума спектра с параметром, отражающим одновременно доступность флуорофора водному растворителю и структурную подвижность ближайшего окружения (произведение доступности флуорофора на приведенное значение кристаллографического температурного фактора В). Работа поддержана грантами РФФИ №№ 95-04-12938 и 97-04-49449.