name: Физико-химические свойства водных мицеллярных растворов (пептид+додецилсульфат натрия) и моделирование взаимодействий пептид-мицелла
keyword_list: ПАВ пептиды компьютерное моделирование
abstract: Объект исследования: додецилсульфат натрия и ряд дипептидов: α-L-аланил-α-L-аланин, β-аланил-β-аланин, α-DL-аланил-DL-валин, α-DL-аланил-DL-норлейцин, L-лизил-L-лизин, глицил-L-гистидин, β-аланил-L-гистидин, β-аланил-L-1-метил-гистидин и β-аланил-L-3-метил-гистидин. 
  Цель работы заключалась в установлении основных закономерностей влияния структуры и ионного состояния синтетических низкомолекулярных пептидов на закономерности их взаимодействия с мицеллами. 
  Методы исследования и аппаратура. Для выявления многофакторных закономерностей взаимодействия пептидов с мицеллами специально подобран ряд пептидов различной молекулярной структуры (имеющих в растворе цвиттер-ионную, катионную, анионную форму; содержащих боковые гидрофильные заряженные фрагменты или гидрофобные алкильные фрагменты с различной длиной и разветвленностью). Примененный к изучаемым системам метод калориметрии растворения позволил охарактеризовать энтальпии взаимодействия объектов. Метод динамического светорассеяния обеспечил информацией о размере мицелл и их изменении в результате присоединения ионов пептида. Методом ЯМР измерены химические сдвиги пептидов в водном мицеллярном растворе. Анализ пространственной конфигурации, энергий межмолекулярных взаимодействий и зарядового распределения в комплексах пептидов с фрагментом мицеллы при различной глубине проникновения пептида в мицеллу выполнен с помощью квантово-химических расчетов. Базируясь на полученных данных, методом молекулярной динамики найдены конфигурации супрамолекулярных ансамблей молекул пептидов с полноценной мицеллой. Охарактеризовано среднее число образующихся H-связей пептид – мицелла.
  Научная новизна работы заключается в уточнении модели взаимодействия пептидов с мицеллами на основе комплексного изучения термодинамических и структурных аспектов процессов их взаимодействия. Полученные экспериментальные результаты подтвердили, что комплексы пептидов с анионными мицеллами SDS стабилизированы электростатическими взаимодействиями. На основании компьютерного моделирования впервые установлено образование водородных связей между протонированными амино-, имидазольной группами, а также амидным фрагментом пептидов и кислородом сульфо-группы мицелл SDS, охарактеризованы средние числа этих связей. Впервые показано, что ориентация пептида относительно мицеллы в комплексах зависит от разветвленности структуры пептида и количества реакционных центров в его составе. Комплексы, соответствующие «ковровой» модели, когда пептид комплементарно подстраивается под поверхность мицеллы, образуют неразветвленные цвиттер-ионы β-Ala-β-Ala и незамещенный мультиполюсный катион β-Ala-L-His, способный предоставить 3 центра связывания. Реакционные центры разветвленных пептидов ориентируются почти перпендикулярно к поверхности мицеллы, в их связывании участвует 1 или 2 центра. Выявлено значительное влияние гидрофобных групп пептидов на взаимодействие с анионными мицеллами, что проявляется в зависимости энтальпий взаимодействия от гидрофобности пептида и тенденции к повышению химических сдвигов CH3, CH2 и CH групп пептидов в ЯМР спектрах под влиянием ПАВ. Получены новые количественные характеристики взаимодействия пептидов с анионными мицеллами: энтальпии взаимодействия, не содержащие вклада от перестройки мицелл с изменением концентрации ПАВ, изменения в усредненных диаметрах и ζ-потенциалах мицелл SDS в присутствии пептидов, энергии образования комплексов с фрагментом мицеллы. Эти величины позволяют выделить закономерности связывания пептидов в зависимости от их разветвленности, гидрофобности, числа гидрофильных реакционных центров и ионного состояния.
  Теоретическая и практическая значимость работы. Обобщение полученных данных вносит заметный вклад в развитие модели взаимодействия пептидных соединений с мицеллярными системами. С практической точки зрения, установленные модели и выделенные закономерности представляют интерес для моделирования взаимодействий фармакологически активных пептидов алифатического и карнозинового ряда с биологическими мембранами и для разработки биотехнологических процессов в области пищевых продуктов и косметики. 
  Область применения. Результаты работы представляют интерес для организаций и учреждений, занимающихся исследованиями в области физической химии мицеллярных растворов, моделирования биохимических процессов на мембранах, а также разработкой косметических и фармкомпозиций на основе пептидов. Они могут быть использованы в федеральных государственных бюджетных образовательных учреждениях высшего образования: Ивановском государственном химико-технологическом университете, Казанском (Приволжском) федеральном университете, Санкт-Петербургском государственном университете, Ивановском государственном университете и в федеральных государственных бюджетных учреждениях науки: Институте органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН, Институте органической химии им. Н.Д Зелинского РАН, Институте биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Институте химии растворов им. Г.А. Крестова РАН.
chairman_dissertation_council.name: Михаил
chairman_dissertation_council.surname: Киселев
chairman_dissertation_council.patronymic: Григорьевич
chairman_dissertation_council.position: Директор
chairman_dissertation_council.degree: Доктор химических наук
chairman_dissertation_council.rank: Старший научный сотрудник
chairman_dissertation_council.wos_research_id: O-2056-2015
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 7005285779
chairman_dissertation_council.rinc_id: 35129
chairman_dissertation_council.url: http://www.isc-ras.ru/ru/struktura/sotrudniki/kiselev-mihail-grigorevich
chairman_dissertation_council.orcid: 0000-0003-1189-3679
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Михаил
organization_supervisor.surname: Киселев
organization_supervisor.patronymic: Григорьевич
organization_supervisor.position: Директор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 31.15.37
rubrics.name: Химия коллоидов. Дисперсные системы
rubrics.code: 31.15.31
rubrics.name: Растворы
rubrics.code: 31.15.03
rubrics.name: Теория строения молекул и химической связи
oecds.code: 01.04.EI
oecds.name: CHEMISTRY, PHYSICAL
speciality_codes.name: Физическая химия
speciality_codes.code: 02.00.04
supervisors.fio: Баранников В.П.
supervisors.scientific_degree: Доктор химических наук
supervisors.speciality_code: Физическая химия
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Соловьева С.Е.
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Органическая химия
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Сафонова Е.А.
opponents.scientific_degree: Кандидат химических наук
opponents.speciality_code: Физическая химия
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ИХР РАН
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ХИМИИ РАСТВОРОВ ИМ. Г.А. КРЕСТОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
protection_organization.ogrn: 1023700546066
protection_organization.supervisor_name: МИХАИЛ
protection_organization.supervisor_surname: КИСЕЛЕВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ГРИГОРЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ИХР РАН
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ХИМИИ РАСТВОРОВ ИМ. Г.А. КРЕСТОВА РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
author_organization.ogrn: 1023700546066
author_organization.supervisor_name: МИХАИЛ
author_organization.supervisor_surname: КИСЕЛЕВ
author_organization.supervisor_patronymic: ГРИГОРЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения