|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Характеристические линии пространственных структур кератинов в спектрах комбинационного рассеяния светадипломная работа (Магистр)
- Научные руководители: Брандт Н.Н., Чикишев А.Ю.
- Автор: Е.И. Травкина
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2025
- Аннотация: В работе предложена методика выявления характеристических линий пространственных структур кератинов человеческого волоса методом КР спектроскопии. Человеческий волос использовался в работе в качестве модельной системы белка, в которой пространственно разделены области с преобладающей концентрацией фибриллярных α-кератинов и глобулярных β-структурированных белков. Уникальные анизотропные свойства волоса, обусловленные ориентацией α-спиральных структур преимущественно вдоль его оси, позволили проводить поляризационно-чувствительные эксперименты по выявлению КР линий колебаний α-кератинов. В работе проведено сравнение КР спектров кутикулы человеческого волоса, измеренных в двух экспериментальных конфигурациях: при фокусировке возбуждающего излучения на поверхность волоса (горизонтальная конфигурация) и на его торец (вертикальная конфигурация). Сравнительный анализ КР спектров человеческого волоса, измеренных в горизонтальной и вертикальной конфигурациях при использовании деполяризованного возбуждающего излучения, показал, что низкочастотные линии 150 и 220 см-1 могут быть отнесены к колебаниям α-спиральных структур. Для более детального изучения колебательных линий вторичной и третичной структуры были проведены эксперименты с использованием линейно-поляризованного излучения. КР спектры, измеренные в вертикальной конфигурации при ориентации вектора электрического поля радиально и по касательной к кутикуле, оказались идентичными в пределах погрешности. В результате сравнительного анализа КР спектров кутикулы, измеренных в горизонтальной конфигурации при направлении вектора электрического поля соосно с волосом и перпендикулярно ему, было выявлено, что поляризационно-чувствительные маркеры скелетных колебаний α-спиралей кератинов проявляются на частотах ~150, ~220-230, 900, 935, 1321, 1338 и 1652 см-1. Подтверждены литературные данные об отсутствии упорядоченности α-спиральных кератинов в плоскости, перпендикулярной оси волоса, и о наличии выделенного направления α-спиралей вдоль оси волоса. Сравнение КР спектров, измеренных в горизонтальной и вертикальной конфигурациях, при направлении вектора электрического поля перпендикулярно оси волоса, выявило сильные отличия на частотах ~150, 935, 1338 см-1. Интенсивность этих полос зависит от направления регистрации КР сигнала, что подтверждает поляризационную чувствительность диаграммы комбинационного рассеяния при заданных условиях возбуждения. В таком случае изменения в третичной структуре кератинов, то есть изменения в пространственной организации (степени закрученности) оси α-спирали в молекуле, также могут приводить к спектральным изменениям на вышеупомянутых частотах. Таким образом, КР линии на частотах ~150, ~220-230, 900, 935, 1321, 1338 и 1652 см-1 являются характеристическими линиями вторичной структуры α-кератинов. Однако некоторые из этих маркеров, а именно линии ~150, 935, 1338 см-1, могут также быть чувствительными к изменениям третичной структуры белка. Также в работе представлено сравнение КР спектров кутикулы и кортекса – компонент волоса, состоящих из белков с разной концентрацией элементов вторичной структуры. Результаты сравнения показали, что при уменьшении концентрации α-спиралей и увеличении содержания β- и неупорядоченных структур происходят характерные изменения как в диапазоне отпечатков пальцев, так и в низкочастотном спектральном интервале. Выявлено, что полоса частот 270-340 см-1 может быть отнесена к колебаниям β-структур глобулярных белков кутикулы. В связи с тем, что облучение белка ультрафиолетом является одним из способов модификации его структуры, в работе было проведено сравнение КР спектров человеческих волос до и после УФ облучения. Наличие интенсивного флуоресцентного сигнала в КР спектрах, собранных с поверхности облучённого волоса, свидетельствует о повреждении верхнего белково-липидного слоя кутикулы. В нём происходит изменение вторичной структуры кератинов, которое выражается в уменьшении концентрации β-листов и β-шпилек при увеличении содержания неупорядоченных структур. Происходит также происходит разрушение связи жирной кислоты MEA-18 с белками кутикулы, что может приводить к частичной потере гидрофобных свойств её внешнего слоя. Изменение способа взаимодействия поверхности волоса с молекулами внешней среды также выражается в увеличении концентрации аминокислотных остатков тирозина, являющихся донорами водорода в процессе образования водородной связи. Также во внутренних слоях кутикулы отмечено уменьшение концентрации дисульфидных мостиков в г-г-г конформации и переход части из них т-г-г конформацию, что может являться причиной изменения третичной структуры α-кератина. Кутикула выполняет защитную функцию основной части волоса от внешних агрессивных воздействий, изменения в кератинах кортекса после УФ облучения минимальны. В кортексе происходит только уменьшение концентрации дисульфидных мостиков, что может привести к незначительной дестабилизации суперспиральной структуры α-кератина.
- Добавил в систему: Брандт Николай Николаевич