ИСТИНА

Проект направлен на изучение путей химических превращений двух коферментов - мелатонина (N-ацетил–5-метокситриптамина) и витамина В6 (пиридоксаль-5-фосфата), активных участников метаболизма нуклеиновых кислот, обладающих сильными окислительными свойствам и являющихся маркерами важных биологических процессов и основой физиологически-активных веществ разнообразного назначения. Основная идея проекта – впервые определить спектральные признаки индивидуальных молекул метаболитов мелатонина и витамина В6 и молекул, находящихся в биологическом окружении, и сформулировать корреляции «структура – спектр», необходимые для создания спектральных методик идентификации продуктов метаболизма, на основе выполненных экспериментальных исследований молекулярных спектров, строения, силовых полей и расчетов неэмпирическими методами биологически значимых физико-химических свойств (величин потенциалов ионизации, сродства к протону и переноса протона) для метаболитов мелатонина и витамина В6 (в наиболее активной форме пиридоксаль-5-фосфата) в изолированном состоянии и в условиях микро- и макро-гидратации. Для ключевых молекул метаболитов впервые будут рассчитаны переносимые в рядах родственных соединений регуляризованные квантово-химические силовые поля и масштабирующие множители и использованы для предсказания спектров и термодинамических свойств соединений, недоступных для экспериментального исследования.

The research project is aimed to understand and to characterize possible chemical transformations of two co-ferments - melatonin and vitamin B6 (in the most active pyridoxal-5-phosphate form) - which are active participants of protein metabolism and strong radical scavengers. The relevance of research of compounds is explained by their application as the markers of important biological processes and as the basis of physiologically active substances for a variety of purposes. The general idea of the project is to determine for the first time the spectral “fingerprint regions” for discrimination between possible metabolites of melatonin and Vitamin B6 in isolated state and in biological surrounding which are necessary for finding “spectra-structure” correlations and development of identification spectral methods for metabolites.Novel data on molecular spectra of compounds will be obtained and state-of-the-art quantum chemical calculations of biologically important physical-chemical properties (geometrical parameters, vibrational frequencies, ionization potentials, proton affinity, proton transfer) of isolated and hydrated metabolite molecules and their associates will be carried out. Transferable in a series of related molecules the regularized quantum chemical molecular force fields of key metabolite molecules will be calculated and will be applied for prediction of spectra and thermodynamic properties of compounds inaccessible for the direct investigation.

Основная идея проекта – впервые определить спектральные признаки индивидуальных молекул метаболитов мелатонина и витамина В6 и молекул, находящихся в биологическом окружении, и сформулировать корреляции «структура – спектр», необходимые для создания спектральных методик идентификации продуктов метаболизма, на основе выполненных экспериментальных исследований молекулярных спектров, строения, силовых полей и расчетов неэмпирическими методами биологически значимых физико-химических свойств (величин потенциалов ионизации, сродства к протону и переноса протона) для метаболитов мелатонина и витамина В6 (в наиболее активной форме пиридоксаль-5-фосфата) в изолированном состоянии и в условиях микро- и макро-гидратации. Для ключевых молекул метаболитов впервые будут рассчитаны переносимые в рядах родственных соединений регуляризованные квантово-химические силовые поля и масштабирующие множители и использованы для предсказания спектров и термодинамических свойств соединений, недоступных для экспериментального исследования.

Участниками проекта разработаны новые подходы к интерпретации экспериментальных данных молекулярной спектроскопии, предложены новые оригинальные методы решения возникающих обратных задач на основе специально созданных численных методов, учитывающих некорректность возникающих математических задач. Для решения обратных некорректно поставленных задач сформулированы регуляризирующие алгоритмы, позволяющие получать устойчивые приближения к их нормальным решениям (псевдорешениям). С 1992 г. в группе ведутся квантово-химические расчеты с использованием пакетов программ Gaussian 9x, для большого круга органических и элементорганических соединений выполнены расчеты их строения и колебательных спектров. Для преодоления некорректности решения обратной колебательной задачи (нахождения параметров силового поля молекулы) предложено наряду с использованием расширенного набора экспериментальных данных учитывать результаты квантовомеханических расчетов и специальное моделирование матриц силовых постоянных. Созданный в группе уникальный, не имеющий аналогов в мире пакет программ СПЕКТР, реализующий алгоритмы решения обратных задач на основе единого подхода, эффективных численных методов и стандартизованных входных данных, позволяет использовать результаты распространенных квантово-механических программ и имеющий развитую сервисную поддержку В работах участников проекта также впервые предложены постановки обратных спектральных и структурных задач, позволяющие учитывать все виды встречающихся на практике ограничений и обрабатывать разнообразные комбинации экспериментальных данных. С использование комплекса программ выполнены расчеты силовых полей и структуры большого числа молекул из различных классов органических и неорганических соединений.Коллектив располагает всем необходимым оборудованием, вычислительными и информационными ресурсами для выполнения заявленного проекта.