Физико-химическое исследование процессов комплексообразования и окислительной деструкции индолил-3-уксусной кислоты тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

Щелочков Алексей Георгиевич

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ И ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕСТРУКЦИИ ИНДОЛИЛ-3-УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ

02.00.04 - физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Саратов - 2004

Работа выполнена в Институте биохимии и физиологии растений и микроорганизмов Российской академии наук (ИБФРМ РАН).

Нлувдый руководитель: доктор химических наук,

старший научный сотрудник Камнев Александр Анатольевич

Научный консультант: доктор химических наук, профессор

Кривенько Адель Павловна

Официальные оппоненты:

доктор химических наук, профессор

Панкратов Алексей Николаевич

кандидат химических наук Панина Юлия Владимировна

Ведущая организация:

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Зашита состоится «_»_

2004 г. в

часов на заседании диссерта-

ционного совета Д 212.243.07 при Саратовском государственном университете имени Н.Г. Чернышевского по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83, химический факультет (корпус 1).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского.

Автореферат разослан октября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор химических наук, профессор Федотова О.В.

WM з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В связи с широкой распространенностью индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) и других ауксинов индольной природы в растениях (Cooke et al, 2002), удивительно многообразной физиологической активностью ауксинов (Leyser, 2001; Becker & Hedrich, 2002; Vogler & Kuhlemeier, 2003), a также их биосинтезом многими почвенными микроорганизмами с выделением в окружающую среду (Frankenberger & Arshad, 1995; Costacurta & Vanderieyden, 1995; Patten & Glick, 1996) их значение в природе трудно переоценить. В частности, для ассоциированных с растениями почвенных бактерий, которые могут оказывать существенное стимулирующее влияние на рост и развитие растения-хозяина, способность продуцировать и выделять ИУК во внешнюю среду считается одним из важнейших составляющих эффективного растительно-бактериального симбиоза, в котором молекулам ИУК, помимо фиторегулирующего действия, отводится роль "взаимно сигнальной молекулы" ("reciprocal signalling molecule"; Lambrecht et al., 2000). Очевидно, что химические процессы с участием данной "сигнальной молекулы", например, в ризосфере почв, могут косвенно оказывать влияние и на ассоциативные взамодействия в системе растение — микроорганизмы, а также, непосредственно влияя на внеклеточный фитогор-мональный пул, - сказываться на интенсивности роста и развития растений.

Актуальность исследования процессов взаимодействия ИУК с ионами металлов и, в частности, железа, являющегося одним из наиболее распространенных и биологически важных микроэлементов, определяется как химическими особенностями данных процессов, так и исключительно важной ролью, которую они играют в разнообразных биологических системах. Так, химическое взаимодействие ИУК (наряду с некоторыми другими структурно родственными соединениями) в слабокислых водных средах с железом(Ш) может приводить к его восстановлению до более биологически доступного железа(П), что имеет определенное экологическое значение для кислых почв (Камнев, 1998; Kamnev et al, 1999), занимающих, как известно, до трети всех возделываемых территорий (Von Uexkull & Mutert, 1995). С другой стороны, в аэробных условиях в присутствии Fem была обнаружена возможность протекания процессов, способствующих химической окислительной деградации ауксина (Kamnev & Kuz-mann, 1997) - в отличие от его ферментативной окислительной деструкции (Gazaryanef al,, 1996,1999; Savitsky etai, 1999).

Для биологических систем следует, во-первых, отметить способность ИУК существенно увеличивать скорость переноса катионов металлов через модельные фосфолипидные мембраны (Jones et al, 1992) и модулировать ионный транспорт в растительных клетках (Becker & Hedrich, 2002). Во-вторых, комплексы ряда лантаноидов (Ln3+) с ИУК состава ЬпЬз'ЗНгО (где L - индолил-3-ацетат) в концентрациях порядка 1(Г5 М и ниже, по данным Wenmian et al. (1998), показывали значительно более высокую ауксиновую активность, чем свободная ИУК или хлориды что указывает на синергизм их действия в комплексах. В-третьих, взаимодействие ауксина с ионом металла в ауксинсвя-зывающем центре белка АВР1 (auxin-binding proteinJjJ..KQXO.pbiH,jio современное. НАЦИОНАЛЬНА« i БИБЛИОТЕКА j

ным представлениям, является одним из наиболее вероятных рецепторов ауксина в растениях (Timpte, 2001; Woo et al, 2002), представляет собой один из основных этапов в процессах молекулярного распознавания, рецепции ауксина и, возможно, передачи сигнала, механизмы которых во многом не ясны до сих пор (Scherer, 2002; Vogler & Kuhlemeier, 2003). Наконец, при ферментативной окислительной деструкции ИУК в качестве начальной стадии показано образование тройного комплекса пероксидаза-ИУК-кислород с последующим переходом {Fe3+}-формы фермента в {Fe2+}-форму (Gazaryan et al, 1996). Интересно, что у растительных пероксидаз имеются непосредственно прилегающие к гемовому комплексу определенные области аминокислотных последовательностей, структурно аналогичные соответствующим областям, имеющимся во всех известных ауксинсвязывающих белках (ABPs; см. выше), которые отсутствуют в пероксидазах нерастительного происхождения (Savitsky et al, 1999). Данные области как в случае ABPs, так и в случае растительных пероксидаз, очевидно, отвечают за структурно специфичное связывание ИУК.

Что касается окислительно-восстановительных процессов с участием ауксина, в первую очередь следует отметить их определяющую роль в регулировании концентрации этого фитогормона в растениях, осуществляемую с помощью ферментов - растительных пероксидаз (помимо чисто химических превращений, которые могут играть определенную роль в почве). Кроме этого, в последние годы активно исследуются анти- и прооксидантные свойства производных индола, включая ИУК (Chyan et al, 1999; Karbownik et al., 2001), и возможность образования цитотоксичных продуктов при их ферментативном окислении (Folkes et al., 1999, 2001, 2002) как новые направления, перспективные для противоопухолевой терапии и других областей медицины.

В связи с этим важность выяснения химизма комплексообразования ИУК и родственных соединений и их химическиого окисления в водных средах, а также недостаток литературных данных в этой области обусловили выбор целей и задач данного исследования.

Цели и задачи исследования

Основные цели данной работы:

• идентификация и определение структурных особенностей продуктов взаимодействия ИУК и ряда ее структурных аналогов и метаболически родственных соединений с ионами железа(Ш), включая комплексообразование;

• выделение и идентификация продуктов неферментативной (химической) окислительной деструкции ИУК в присутствии железа(Ш) с помощью ряда современных инструментальных физико-химических методов.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Сравнительное исследование окислительно-восстановительных процессов, протекающих в водных растворах ИУК и ряда ее структурных аналогов (ин-долил-3-алкановые кислоты) в аэробных условиях в присутствии железа(Ш), методом спектроскопии ЯГР.

2. Исследование комплексных соединений, образующихся в железо(Ш)-содер-жащих водных растворах ИУК и ее структурных аналогов; выделение и идентификация комплексов.

3. Исследование структуры и некоторых физико-химических свойств выделенных комплексов в твердом виде и в неводных растворах методами электронной (UV-Vis), колебательной (ИК, КР) и ядерно-резонансной спектроскопии (ЯГР,ЯМР'Н).

4. Выделение и идентификация продуктов окисления ИУК, образующихся в водных средах в присутствии железа(Ш), с помощью методов препаративной колоночной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии, ИК и Н ЯМР-спектроскопии.

Научная новизна. Впервые проведено сравнительное исследование ре-докс-превращений в водных средах с участием ряда индолил-3-алкановых кислот - индолил-3-уксусной (ИУК), индолил-3-пропионовой (ИПК) и индолил-3-масляной (ИМК) — в присутствии железа(Ш). Методом мессбауэровской (ЯГР) спектроскопии показано, что указанные индольные производные в аэробных условиях постепенна восстанавливают железо (Ш), при этом желе-зо(П) накапливается в растворе в форме аквокомплексов.

Выделены новые соединения - комплексы железа(Ш) с ИУК и ИМК; охарактеризован их состав и структура. Впервые на основании совокупности данных независимых методов показано, что в координации атома железа в случае ИУК участвует, помимо монодентатно связанных депротонированных карбоксильных групп, также ароматическая система лигандов. В комплексе с ИМК, представляющем собой димер, напротив, карбоксильные группы координированы бидентатно, а атомы железа соединены мостиковыми связями посредством дополнительно координированных гидроксо-групп.

Впервые показано, что выделенные и охарактеризованные продукты химического окисления и окислительного декарбоксилирования ИУК в водном слабокислом растворе в аэробных условиях в присутствии железа(Ш) - 2-оксиндсл-3-уксусная кислота и З-метил-2-оксиндол — соответствуют описанным в литературе продуктам как ферментативного, так и и электрохимического окисления ИУК в нейтральных средах. Выделено новое соединение - комплекс железа(Ш) с 2-оксиндол-З-уксусной кислотой; охарактеризован его состав и координационная структура, аналогичная таковой в комплексе с ИУК. Показано, что дальнейшее окисление в данных условиях протекает с раскрытием пир-ролин-2-онового фрагмента и приводит к образованию о-нитробензойной кислоты, идентифицированной после экстракции из реационной смеси методом хромато-масс-спектрометрии.

Практическая значимость работы. Полученные данные о процессах, протекающих с участием индольных производных в водных средах в условиях, соответствующих физиологическим, расширяют существующие представления о возможных химических превращениях фитогормонов ряда ауксинов, выделяемых многими почвенными микроорганизмами и играющих существенную роль в их ассоциативных взаимодействиях с растениями, важных в практиче-

ском отношении. В частности, новые сведения о редокс-процессах, протекающих в водных средах с участием ауксинов индольного ряда в присутствии ионов железа(Ш), могут быть использованы для прогнозирования соответствующих превращений в достаточно распространенных слабокислых и кислых почвах, что представляет определенную экологическую важность.

Полученные сведения об особенностях поведения ИУК в ряду ее структурных аналогов и влиянии катиона металла на электронную структуру л-электронной системы ароматического фрагмента молекулы ИУК при координации представляют интерес для объяснения ее уникального физиологического поведения и химических свойств (реакционной способности), что может быть использовано для направленного регулирования процессов с участием ИУК (оптимизация условий функционирования растительно-микробных симбиозов; активизация процессов в корневой системе растений; фиторемедиация и др.).

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Результаты исследования окислительно-восстановительных процессов, протекающих в водных растворах ИУК и ряда ее структурных аналогов (индо-лил-3-алкановых кислот) в аэробных условиях методом спектроскопии ЯГР; расчетные параметры спектров и сравнительный анализ данных.

2. Результаты сравнительного исследования состава и структуры комплексов индолил-3-уксусной и индолил-3-масляной кислоты с железом(Ш) в твердой фазе и в растворах с привлечением ряда современных инструментальных методов.

3. Состав продуктов, образующихся в процессе химической (неферментативной) окислительной деструкции индолил-3-уксусной кислоты в водных растворах в аэробных условиях в присутствии ионов железа(Ш). Результаты исследования состава и структуры комплекса железа(Ш) с продуктом окисления ИУК.

Работа выполнена в Институте биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН (г. Саратов) в лаборатории биохимии в рамках темы «Изучение молекулярно-генетических механизмов узнавания, контакта и обмена метаболитами азоспирилл и культурных злаков» (научный руководитель доктор биологических наук, Заслуженный деятель науки РФ, профессор Игнатов В.В., № гос. регистрации 01860024516) и в лаборатории биохимии растительно-бактериальных симбиозов в рамках темы «Особенности биохимии эндофитных и ассоциативных симбионтов рода Azospirillum» (научный руководитель доктор биологических наук Антонюк Л.П., № гос. регистрации 01200012855).

Конкурсная поддержка работы. Описанные в данной работе исследования составляли часть совместных международных проектов, поддержанных грантами в рамках научных программ INTAS (проект 96-1015; в части работы, выполнявшейся в 2000 г.) и NATO (проект LST.CLG.977664, 2001-2003 гг.); поддержаны краткосрочной стипендией ЮНЕСКО (UNESCO-ROSTE 875.677.2, Ref. No. 33; 2002 г.) в области биотехнологии, а также грантом № 205 Комиссии РАН по работе с молодежью (6-й Конкурс-экспертиза проектов, 2000-2003 гг.).

Апробация работы. Материалы исследований, изложенных в диссертации, были представлены и обсуждались на следующих научных совещаниях и съездах: XXV European Congress on Molecular Spectroscopy (Coimbra, Portugal, August 27 - September 1, 2000); IX Всероссийская научная конференция "Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов" (Саратов, 26-29 сентября 2000 г.); Ш Всероссийская конференция молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Саратов, 3-5 сентября 2001 г.); Юбилейная научная конференция молодых ученых "Молодые ученые Вол-го-Уральского региона на рубеже веков" (Уфа, 24-26 октября 2001 г.); Первая региональная конференция молодых ученых "Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой" (Саратов, 26-27 марта 2002 г.); 7th International Symposium on Metal Ions in Biology and Medicine (St.-Petersburg, Russia, 5-9 May 2002); XVIII International Conference on Raman Spectroscopy (Budapest, Hungary, 25-30 August 2002); 8th International Symposium on Metal Ions in Biology and Medicine (Budapest, Hungary, 18—23 May 2004), а также на отчетной научной конференции ИБФРМ РАН (22 апреля 2004 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ в международных и российских научных изданиях, включая 8 статей, из которых 3 - в международных рецензируемых журналах и 5 - в отечественных и международных сборниках научных трудов, а также 5 тезисов докладов в сборниках работ международных и российских научных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 151 странице и состоит из введения, литературного обзора (глава 1), описания материалов и методов исследования (глава 2), результатов исследований и их обсуждения (глава 3), заключения, выводов, списка публикаций автора по теме диссертации, благодарностей, списка цитированной литературы из 200 источников (в том числе 162 - в зарубежных изданиях) и приложения, содержащего 5 схем, относящихся к литературному обзору, а также 22 рисунка и 6 таблиц, иллюстрирующих полученные результаты.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведены краткие исторические сведения об ауксинах, их распространенности в природе, роли ионов металлов в процессах с участием ИУК и родственных соединений, а также обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость выполненной работы, положения и результаты, выносимые на защиту.

В главе 1 (литературный обзор) приведены литературные сведения по биосинтезу ИУК с описанием общих характеристик путей ее биосинтеза в целом и, в частности, роли и особенностей биосинтеза ИУК микроорганизмами. Дан анализ литературы, касающейся молекулярного распознавания и рецепции ауксинов в растительной клетке, непосредственному физиологическому действию ауксинов, механизмам инактивации ИУК. Отдельный подраздел в литературном обзоре посвящен обсуждению имеющихся данных об окислительном распаде ИУК и родственных соединений в результате ферментативного окисления; проанализированы также ограниченные сведения о химическом и фото-

химическом окислении ИУК и родственных соединений. Обсуждены литературные данные, касающиеся различных аспектов взаимодействия ионов металлов с ауксинами в химических и биологических системах.

В главе 2 (экспериментальная часть) дан список использованных реактивов, описана подготовка образцов и методические подробности синтеза соединений. В отдельном подразделе приведена методика эксперимента по окислению ИУК в присутствии железа(Ш) и выделению продуктов окисления. Охарактеризованы использованные методы исследования (элементный, термогравиметрический и рентгенофазовый анализ, электронная и колебательная спектроскопия, хромато-масс-спектрометрия).

В главе 3 (результаты и их обсуждение) описаны результаты изучения ре-докс-превращений, протекающих в водных растворах ИУК и ее производных в присутствии железа(Ш), с помощью спектроскопии ЯГР; обсуждается строение, состав и свойства продуктов взаимодействия ИУК, а также структурно родственных соединений (ИМК, ИПК) с Ре1". Детально изучены состав и структура продуктов окисления ИУК в водных растворах в присутствии Ре111.

Взаимодействие железа(Ш) с ИУК в водныхрастворах

Предварительными экспериментами методом спектроскопии ЯГР было подтверждено, что в водных растворах при значениях рН смеси ~5 и ниже на воздухе в нитратсодержащих растворах железо(Ш) постепенно восстанавливается при взаимодействии с ИУК, при этом количество железа(И) накапливается со временем, что соответствует выводам предшествующих работ (Камнев и Перфильев, 2000; Kamnev & Kuzmann, 1997).

На рис. 1,а приведен спектр ЯГР водного раствора, полученного смешиванием нитрата

[57Ре] -железа(Ш) с частично нейтрализованной ИУК (0,01 М и 0,03 М соответственно; рН смеси ~4,5), который был подвергнут быстрому замораживанию в жидком азоте спустя 25 мин после смешивания реагентов.

298000 3 294000 Б* 290000

286000

-6 -4 -2 0 +2 +4 +6 -4 -2 0 +2 +4 +6

V, мм/с V, шп1с

Рис. 1. Спектры ЯГР водных растворов, содержащих 0,01 М нитрата [>7Ре]-железа(Ш) и 0,03 М индолил-3-уксусной кислоты (ИУК), замороженных (а) через 25 мин и (б) через 2 сут после смешивания реагентов; Т -80 К.

На спектре (см. рис. 1,а) виден дублет с параметрами (изомерный сдвиг 6 = 1,39 мм/с (отн. a-Fe), квадрупольное расщепление Д = 3,30 мм/с), характерными для Fe", накапливающегося в виде гексааквокомплекса. Накопление Fe" со временем при комнатной температуре на воздухе приводит к тому, что через 2 сут после смешивания реагентов в спектре ЯГР замороженного раствора обнаруживается практически только дублет Fe" (рис. 1,6) с аналогичными параметрами, доля которого в общей площади спектра составляет более 97%.

Интересно, что высушивание на воздухе раствора, хранившегося в течение 2 сут, в котором, по данным ЯГР (см. рис. 1,6), присутствует практически только железо (II), приводит к образованию продукта, в котором регистрируется один симметричный интенсивный дублет (рис. 2) с

параметрами, типичными для высокоспинового «оме с in „ „

ге с искаженной октаэдрической координацией а

(5 = 0,48 мм/с; А = 0,70 мм/с). g mm

Рис. 2. Спектр ЯГР твердого остатка, получен- g ного высушиванием на воздухе раствора 0,01 МFe3* + з;о«и> 0,03 М индолил-3-уксусной кислоты (ИУК), выдержанного 2 сут (см. рис. 1,6); измерен при Т = 80 К. ' "2 ® +v, мм/с^

Таким образом, при высушивании в данных условиях на воздухе образовавшееся в процессе восстановления в растворе ИУК железо(П) претерпевает повторное полное окисление до железа

Взаимодействие железа(Щ) с индолил-3-алкановыми кислотами в водных растворах

Для сравнения поведения железа(Щ) в водных растворах в присутствии структурных аналогов ИУК были проведены аналогичные исследования методом спектроскопии ЯГР в замороженных растворах, содержащих 0,01 М 57Fe3+ и 0,03 М индолил-3-масляной (ИМК), а также индолил-3-пропионовой (ИПК) кислот. Было обнаружено, что в водных растворах вышеуказанных индолил-3-алкановых кислот в присутствии железа(Ш), аналогично водным растворам ИУК, происходит постепенное накопление железа(11) со временем. Однако, по данным спектроскопии ЯГР, комплексы железа(Ш) с ИМК и ИПК в растворе существуют в виде димеров (разрешенные дублеты), в отличие от комплекса Fe1"-ИУК в водном растворе (уширенная релаксационная полоса в центре спектра на рис. 1 ,а). Последнее может быть связано с различиями в структуре комплексов Fe111 с ИУК и с ее 3-замещенными структурными аналогами (ИПК, ИМК) с большей длиной боковой цепи. Ниже обсуждаются данные о составе и строении соответствующих комплексов, выделенных в твердом виде.

Идентификация состава твердых фаз комплексов железа(Ш)

Состав комплекса ИУК с железом(Ш)

Элементный микроанализ полученного комплекса железа(Ш)-ИУК показал следующие результаты.

Найдено, мас.%: С 62,71; Н 4,82; N 7,63; Fe 9,79. Вычислено для брутто-формулы CjoHiíNsO^e, мас.%: С 62,30; Н 4,18; N 7,27; Fe 9,66.

Данная брутто-формула, наиболее близко соответствующая найденному составу, отвечает формуле комплекса Р'еЬз (где Ь - депротоннрованный индо-лил-3-ацетат). На основании данных, полученных с помощью элементного микроанализа, следует полагать, что полученное комплексное соединение ИУК с Ре"1 содержит три индолил-3-ацетатные группы на один атом'Ре, что соответствует молекулярной формуле Ре[(С8Н<;М)СН2СОО]з с относительной молекулярной массой Мг = 578,386.

Состав комплекса ИМК с железо м\Ш)

Элементный микроанализ полученного вещества показал нижеследующие результаты, которые наиболее близки к расчетным данным для ц-дигидроксомостикового димера, содержащего две координированные ОН-группы и два депротонированных остатка ИМК на каждый атом железа (для сравнения приведен также расчетный состав для наиболее близкого по брутто-составу мономерного аквогидроксокомплекса железа(Ш) и ИМК).

Вычислено для димера [Ь2Ре<(ОН)2>РеЬ21 60.38 5.29 5.87 11.70 Вычислено для мономера [РеЬ2(НгО)(ОН)1 58.20 5.49 5.66 11.27

<") Ь - депротоннрованный остаток ИМК (индолил-3-бутират, С12Ы12К02).

Из приведенных данных следует, что комплекс железа(Ш) с ИМК существенно отличается по составу от комплекса с ИУК (в частности, содержит две координированные ОН-группы). Кроме того, на основании данных элементного микроанализа можно полагать, что он представляет собой дгмер состава [Ь2ре<(ОН)2>РеЬг], в котором атомы Бе соединены ц-дигидроксомостиковыми связями, что хорошо соответствует данным о составе комплекса в водном растворе, полученным с помощью спектроскопии ЯГР, а также данным ИК-спектроскопии (см. ниже). Таким образом, молекулярный состав комплекса Реш с ИМК соответствует брутто-формуле с относительной

молекулярной массой

Обсуждение данных инструментальных методов

Для получения физико-химических характеристик и изучения структуры полученного комплекса железа с ИУК, а также с ИМК (для сравнительного анализа различий их свойств, выявленных методом спектроскопии ЯГР в водных растворах, и состава по данным элементного микроанализа) было проведено их исследование с помощью ряда независимых инструментальных методов.

Спектроскопия ЯГР комплексов железа (III)

Комплекс железа(Ш) с ИУК

На рис. 3 приведены спектры ЯГР, полученные при Т— 80 К, для комплекса Ре1" с индолил-3-уксусной кислотой (ИУК) в твердом виде (рис. 3,а), в растворе безводного ацетона (рис. 3,6), а также в том же ацетоновом растворе после добавления воды при мольном соотношении

Рис. 3. Спектры ЯГР комплекса Ре3* с ин-долил-3-уксусной кислотой (ИУК): (а) в твердом виде; (б) в ацетоновом растворе (39 мас.%), замороженном в жидком азоте; (в) в том оке ацетоновом растворе после добавления воды (при мольном соотношении Ре : НзО = 1:6), замороженном в жидком азоте. Все спектры измерены при Т=80К.

Данные измерения проведены с целью сравнения параметров спектров ЯГР твердого комплекса, его раствора в безводном ацетоне, а также влияние малой добавки Н2О на 1- ш

координацию в комплексе в неводном растворе.

Спектры ЯГР полученного в твердом виде комплекса Ре"1 с ИУК, измеренные как при комнатной температуре, так и при температуре жидкого азота а также его ацетоновых растворов (см. рис. 3,а-в) содержали во всех случаях один симметричный квадрупольный дублет с параметрами, типичными для высокоспинового Ре1" в искаженной октаэдрической координации. Для твердого комплекса при переходе от Т = 298 К к 80 К наблюдалось закономерное увеличение изомерного сдвига (от 5 = 0,40 мм/с до 5 = 0,52 мм/с). Примечательно, однако, что при этом величина квадрупольного расщепления (Д = 0,64 мм/с) не изменилась. В замороженном безводном ацетоновом растворе изомерный сдвиг для комплекса Ре " с ИУК (рис. 3,6) совпадает со значением 5 = 0,52 мм/с для твердого комплекса (при Т— 80 К; рис. 3,а);; значение Д при переходе от твердой фазы к ацетоновому раствору несколько снижается

мм/с). Таким образом, данные ЯГР твердого комплекса и его раствора в безводном ацетоне с наибольшей вероятностью соответствуют молекулярному растворению с сохранением координации (при минимальном изменении лишь ее симметрии).

Добавление воды в ацетоновый раствор в мольном Соотношении Ре : Н2О = 1 : 6 (рис. 3,в) приводит к незначительному снижению 8 (до 0,50 мм/с) и заметному увеличению Д (до 0,67 мм/с). Этот эффект указывает на влияние воды на микроокружение атома Бе комплекса и его симметрию; в частности, на возможное частичное вхождение Н2О в первую координационную сферу.

Комплексжелеза(Ш) с ИМК

Спектр ЯГР полученного в твердом виде комплекса Ре1" с ИМК, измеренный при Т — 80 К, а также спектры его ацетоновых растворов состояли из одного симметричного квадрупольного дублета, и были аналогичны вышеописанным для комплекса ре111 с ИУК с параметрами, типичными для высокоспинового железа(Ш) в искаженной октаэдрической координации. В замороженном

безводном ацетоновом растворе изомерный сдвиг для комплекса Ре111 с ИМК также совпадает со значением (5 = 0,52 мм/с) для твердого комплекса; значение Д при переходе от твердой фазы к ацетоновому раствору снижается незначительно (от Д = 0,63 мм/с до Д = 0,61 мм/с). Исходя из вышесказанного, можно предположить, что при растворении в ацетоне состав комплекса (димер) сохраняется. Добавление воды в 11%-ный раствор комгшекса Ре"1 с ИМК в ацетоне при мольном соотношении Ре : И20 = 1:5 также приводит к незначительному снижению 5 (до 0,50 мм/с), но заметному увеличению Д (до 0,73 мм'с). Это указывает на существенное влияние добавки воды на симметрию микроокружения атома Ре комплекса в растворе, чего можно было ожидать с учетом состава комплекса (наличие координированных ОН-грулп и кислородных лигандов, способствующих образованию Н-свтаей с молекулами Н20).

Колебательная спектроскопия

Колебательные спектры ИУК и ее комплекса с Уселезсм(Ш) Полученный комплекс ИУК с Ре1" после высушивания в вакууме был исследован с помощью метода ИК фурье-спектроскопии, а также спектроскопии КР в сравнении с ИУК (в ацетоновых растворах (для ИУК и комплекса ИУК-Ре"1) и для твердой ИУК). В табл. 1 представлены основные полосы поглощения, наличие или отсутствие которых, а также перераспределение относительных интенсивностей использовано для интерпретации полученных спектров. Анализ полученной совокупности колебательных (ИК- и КР-) спектров ИУК и ее комплекса с железом(Ш) приводит к следующим выводам.

На очевидное непосредственное участие депротонированной карбоксильной группы ИУК в координации с Ее1' указывает ряд характерных изменений в ИК-спектре ИУК при переходе к комплексу, а именно: сглализан«»с широкой области валентных колебаний у(ОН) карбоксильной группы 1ГуК (2800-2500 см"1), а также небольшое снижение интенсивности и сдвиг ;:арбоьильной полосы у(С=0) при 1703 см-1 (до 1710 см"' в комплексе) и исчезновение интенсивной уширенной полосы у(ОН) около 905 см"1 (см. табл. 1; соотвегс гзующие полосы в спектрах КР проявляются значительно слабее).

Примечательно наличие в комплекс, характерной достаточно интенсивной карбонильной полосы у(С=0) с максимумом при 1710 см-1. Данный факт доказывает, что в комплексе Реш-ИУК группа С=0 боковой цепи лигандов не координирована с Ре3+ (в противном случае ее частота была бы не выше 1650 см" ). Это указывает также на значительную долю ковалентности связи Ре-О в комплексе (при участии лишь одного донорного атома кислорода карбоксила боковой цепи ИУК).

Частота колебаний у(С=0) в комплексе Ре"-ИУК (с максимумом 1710 см"1) выше, чем в свободной кислоте (1703 см"1), в связи с тем, что в комплексе отсутствует водородная связь группы С=0, понижающая ее частоту, тогда как в кристаллической ИУК она имеется (как в любых карбоновыч кислотах, диме-ризованных в конденсированном состоянии). Таким образом, железо(Ш) связано с депротонированной карбоксильной группой в ИУК через один атом кисло-

рода (монодентатная координация): R-CHr-(C=0)-0-Fem, где R - индольный фрагмент.

Таблица 1. Максимумы основных полос (см-1) в колебательных спектрах ИУК и ее комплекса с железом(Ш)1

ИУК Комплекс Ре"'-ИУК Отнесение колебаний

ИК (ТВ.) KP (тв.) КР(р-р) ИК (тв.) КР(р-р)

3390 o.e. 3390 ср. 3403 o.e., уш. у(Ш),П

3126 сл. 3128 сл. 3121 о.сл. -3125 (о.сл.) - у(С2-Н), П

3092, 3045 сл. 3061 с. 3063 с. 3056 сл. 3061 с. у(СН), Б

2943 сл. 2938 сл. А 2925 ср. А УМ(СШ, Ц

2912 о.сл. 2914 ср. А - А 26(СС), Б (обертон)

2848 сл. - - 2856 сл. - у,(СН2),Ц

1703 o.e. (о.сл.) (о.сл., пл., А) 1710 с. А у(С=0), Ц (карбонил)

1622 о.сл. 1619 ср. 1621 сл. 1619 ср. -1620 сл. у(СС), Б (ароматическое ядро)

1591 о.сл. -1580 сл. 1531 сл. -1580 пл. (о.сл.) у(СС), Б (ароматическое ядро)

1558 сл. 1559 с. 1555 с. -1560 пл. 1551 с. у(С2СЗ),П

1457 с. 1458 ср. 1459 сл. 1460 с. -1458 пл. (А) б(СС), Б

1409 с., 1424 с. 1428 с. А 1426 ср. А б(СНг), Ц

1361 ср. 1363 с. 1357 с. 1385 ср. 1355 с. Индольная плоскостная мода

1340 ср. 1337 ср. - 1335 с. - Индольная плоскостная мода

1008 ср. 1010 с. 1011с. 1014 ср. 1011с. Индольная плоскостная мода

905 е., уш. 906 сл. - - - у(ОН) (карбоксил ИУК)

875 о.сл. 878 ср. 879 сл. — 879 сл. Индольная плоскостная мода

740 o.e. 761 o.e. 759 с. 746 o.e. 760 ср. ■У(СН), Б

1 Спектры измерены в твердом виде (ИК - в KBr, KP - чистое вещество) и в растворах безводного ацетона (29 мас.% ИУК; 39 мас.% комплекса). Прочерк означает отсутствие полосы или невозможность ее детектирования на уровне фона. Сокращения: А - перекрывается полосами ацетона (2923 o.e.; 1710 ср.уш.; 1428 ср.уш.; 1220 сл.; 1067 сл.; 787 е.; 530 сл.); Б -бензольное кольцо; П - пиррольное кольцо; Ц - боковая цепь (в положении 3 индольного ядра); o.e. - очень сильная; с. - сильная; ср. - средней силы; сл. - слабая; о.сл. - очень слабая; пл. - плечо; уш. - уширена. Виды колебаний: v - валентные; vM - валентные антисимметричные; vs - валентные симметричные; 5 - плоскостные деформационные; у - вкегоюско-стные деформационные.

Исходя из состава комплекса (FeL3; см. выше) и мессбауэровских параметров спектров ЯГР (см. рис. 3), которые для данного комплекса соответствуют

высокоспиновому железу(Ш) с искаженной октаэдрической координацией (с координационным числом 6, типичным для Ре3+), следует предполагать наличие у центрального атома Бе дополнительных лигандов, помимо трех донорных атомов кислорода. Наблюдаемый сдвиг (хотя и незначительный) полосы Н) при координации ИУК с железом а также данные электронной спектроскопии этанольных растворов ИУК и комплекса (также полученные в данной работе) указывают на непосредственное воздействие центрального атома (Ре3+) на я-электронную систему ароматического фрагмента ИУК и позволяют предположить образование я-комплекса. В этом случае в координации с

помимо атома кислорода карбоксильной группы, в качес гве второго координирующего фрагмента каждого из трех лигандов участвует также я-элект-ронная система ароматической структуры.

Сопоставление данных табл. 1 показызает, что как для ИУК, так и для ее комплекса с железом(Ш) при переходе от твердой фазы к раствору (ацетон) не происходит заметных изменений частот (за исключением колебаний которые не проявляются в спектрах КР растворов, очевидно, из-за образования водородных связей с молекулами растворителя). Это не противоречит предположению об образовании комплекса хелатоподобной структуры с внешнесфер-ной оболочкой из трех плоских индольных фрагментов, координированных с Ре3+ посредством я-ароматической системы, а также боковыми цепями ацетатных групп.

ИК-спектры ИМК и ее комплекса с железом(Ш)

С целью подтверждения возможности участия в координации Реш карбоксильной группы ИУК как монодутатного фрагмента лиганда было проведено сравнительное изучение ИК-спектроскопических характеристик соединений, гомологически родственных ИУК и продукту ее взаимодействия с железом(Ш), а именно - индолил-3-масляной кислоты (ИМК) и ее комплекса с Те"'.

Можно заметить, что в ИК-спектре комплекса ИМК с

Те1" (рис. 4,а) имеются существенные отличия по сравнению со спектром комшекса Бе111 с ИУК (см. табл. 1).

В ИК-спектре чистой индолил-3-масляной кислоты (рис. 4,6) отмечается характерная полоса валентных колебаний группы С=0 карбоксильного фрагмента с максимумом при 1699 см"1 (1703 см~' в ИУК)., которая исчезает в спектре ее комплекса с железом(Ш); вместо этого в спектре комплекса

Ре1 -ИМК

отмечается появление дополнительных интенсивных полос в области 1590— 1400 см"1, отсутствующих в спектре исходной ИМК. В данном случае в спектре комплекса Реш-ИМК наблюдается интенсивная полосау ¡^(СОО") координированной карбоксилатной группы с максимумом при 1586 см"1. Однако на месте полосы можно наблюдать значительные по интенсивности полосы ко-

лебаний 5ПЛ(С~С) ароматического фрагмента ИМК, очевидно, перекрывающиеся с менее интенсивной полосой колебаний координированной кар-боксилатной группы.

Характерной особенностью спектра комплекса Ре"'-ИМК (см. рис. 4,а) является наличие интенсивной и сильно уширенной полосы в области ~3 000-3 5 00

см-1, объясняющееся присутствием в молекуле координированных ОН-групп, что также согласуется с данными элементного микроанализа и спектроскопии ЯГР (см. выше).

V (см1) V (ем1)

Рис. 4. ИКфуръе-спектры (а) комплекса железа(Ш) с индолш-3-масляной кислотой и (б) индолил-3-масляной кислоты. Спектры получены вматрицеКВг.

Отметим, что полоса валентных колебанийу( Ы-Н) пиррольного фрагмента, которые в свободной ИМК дают интенсивный пик при 3393 см-1 (см. рис. 4,6), в комплексе Ре|П—ИМК'. практически отсутствует, очевидно, вследствие ее "размывания" при образовании водородных связей >Ы-Н-"ОН с участием связанных ОН-групп.

Из сравнительного анализа ИК-спектров продуктов взаимодействия ИУК и ИМК с желгзом;(Ш) можно сделать следующие выводы:

• в комплексе ИУК с Ре1" координация атома железа с депротонирован-ной карбоксильной группой ИУК осуществляется через один атом кислорода: ре»'_О-С(=0>-СНг-К, где К индольный фрагмент, с образованием соединения со значительной степенью ковалентности связи Реш-0;

• в комплексе Feш с ИМК связь FeIII-0 по характеру более близка к ионной, что соответствует образованию соединения по типу обычных карбоксила-тов (R-COO-); в ИК-спектре комплекса проявляются характерные спектральные признаки наличия координированных ОН-1рупп.

Для подтверждения строения комплекса Ре,и—ИУК, а также координации гетероциклического ядра ИУК с железом(Ш) был дополнительно использован метод спектроскопии ЯМР 'н.

Спектроскопия ЯМР 'Н

Сравнение спектров 'Н-ЯМР ИУК и ее комплекса с железом(Ш) в растворах дейтерированного ацетона (рис. 5) подтверждает высказанное на основании приведенных выше данных предположение о структуре комплекса.

Для ИУК (спектр 1) наблюдается ряд резонансных пиков, отвечающих протонам гидроксогруппы (10,55 м.д., уширена) и N-H (10,07 м.д.), группа узких интенсивных пиков в области 7,0-7,7 м.д., соответствующих резонансным сигналам пяти протонов ароматического индольного фрагмента (С2Н, а также узкий синглет магнитно эквивалентных прото-

нов -CHr- боковой цепи при 3,74 м.д., что соответствует литературным данным (Ilic era/., 1991).

Рис. 5. Спектры !Н-ЯМР (300 МГц)

растворов индолил-3-уксусной кислоты (1) и ее комплекса с железом(Ш) (2) в ацетонг-Dc■

В спектре 'Н-ЯМР комплекса (спектр 2) полоса протона ОН отсутствует, что подтверждает участие де-протонированного карбоксила в координации. Из-за близости парамагнитного иона Fe3+ наблюдается также значительное уширение полос протонов индольного фрагмента: N-H (при 10,03 м.д.) и ароматического фрагмента (в области 6,5-7,7 м.д.).

Примечательно, что в области сильного поля в спектре комплекса вместо синглета при 3,74 м.д. (см. спектр 1) появляется двойной дублет при 3,7-4,4 м.д., соответствующий протонам метиленовой группы боковой цепи. Таким образом, в комплексе вследствие образования конформационно жесткого псевдо-шестичленного хелатоподобного цикла указанные протоны становятся магнитно неэквивалентными (по сравнению с ИУК, где для фрагмента -СНгСООН возможно свободное вращение вокруг связи С-С) и расщепляются с высокой константой спин-спинового взаимодействия, расчетное значение которой 44 Гц) согласуется с данными литературы (Роберте, 1963; Жунке, 1974).

Сохранение общего вида спектра ЯМР 'Н при переходе от ИУК к комплек су (при общем уширении полос вследствие близости парамагнитного иона и расщеплении полос метиленовых протонов, а также с учетом исчезновения протона карбоксила) указывает также на эквивалентность всех трех лигандов, что соответствует пространственной симметрии комплекса. Таким образом, по данным спектроскопии ЯМР 'Н для комплекса ИУК-Fe111, которые согласуются с данными других методов, наблюдающиеся изменения в спектре лиганда (ИУК) в результате координации могут быть интерпретированы в виде следующих основных положений.

• В результате координации ИУК с железом(Ш) образуется конформационно жесткий псевдо-шестичленный хелатоподобный цикл:

• Координация с переходным металлом смещает я-электронную плотность кольца к атому металла и тем самым уменьшает кольцевой ток, ответственный за магнитную анизотропию ароматического кольца, а также изменяет "геометрию" распределения -электронной плотности в пространстве.

ii

• Координация с металлом вызывает сдвиг сигналов Н-ЯМР ароматических протонов на 0,3-0,5 м.д. в сильное поле.

з+

Полученные в настоящей работе данные об образовании л-комплекса ИУК свидетельствуют о существенном влиянии катиона железа(Ш) на структуру, а также на распределение плотности гс-электронной системы ароматического фрагмента молекулы ИУК при координации.

Изучение неферментативной окислительной деструкции ИУК в присутствии железа(Ш) в водной среде

Как было отмечено выше, двойная связь в пиррольном цикле ИУК может подвергаться фотоокислению в присутствии О2, причем этот процесс, по данным некоторых авторов, катализируется ионами Ре3+ (Штап, 1995). При этом могут образовываться, например, производные 2-оксиндола, а также другие соединения, возникающие при расщеплении индольного кольца. Для изучения последовательности превращений в результате химической деструкции, а также установления состава и структуры полученных соединений в рамках данной работы был проведен ряд экспериментов, направленных на решение поставленной задачи.

Структуру полученных и выделенных нами соединений подтверждали с помощью ИК-фурье-спектроскопии, 'Н ЯМР-спектроскопии, а также масс-спектрометрии. В связи с тем, что среди выделенных продуктов окисления могли быть соединения, образующие комплексы с ионом железа структуру осадка после добавления избытка железа(Ш) исследовали с привлечением метода спектроскопии ЯГР. Состав комплекса Ре"1 с продуктом окисления ИУК был подтвержден элементным микроанализом.

Выделение и характеристика комплекса железа(Ш) с продуктом окисления ИУК После проведения реакции окисления ИУК в присутствии железа(Ш) первым продуктом, выделенным нами из реакционной смеси (осаждающимся в присутствии избытка Ре"1), было вещество, обладающее сходством с ранее полученным и охарактеризованным нами соединением Ре1", образующимся в выдержанном 2 сут растворе ИУК в присутствии Ре1" (что сопровождалось полным восстановлением железа до Ре") после высушивания полученного раствора на воздухе (см. выше; рис. 2). Элементный микроанализ выделенного комплекса дал следующие результаты: найдено, мае.%: С 58,42; Н 4,45; N 7,18; вычислено для брутто-формулы

На основании данных, полученных с помощью элементного микроанализа,

-Г- Ш

можно предположить, что выделенный комплекс Fe с продуктом окисления ИУК содержит три оксиндол-3-ацетатных группы на один атом железа, что соответствует молекулярной формуле С целью подтверждения состава и установления структуры выделенного соединения был применен метод ИК-фурье-спектроскопии. Основные полосы полученного соединения и полосы колебаний комплекса Реш-ИУК совпадают как по положениям, так и по интенсивности. Однако появление в окисленном производном дополнительной интенсивной полосы при 1794 см"', при сохранении карбонильной полосы уСС=0) при 1710 см"',указывает на наличие в полученном соединении дополнительной карбонильной группы (при атоме углерода С2), ко-

торая, наиболее вероятно, возникает в результате окисления двойной связи в пиррольном цикле ИУК

Объяснить достаточно высокое значение частоты колебаний полосы у(С=0) при 1794 см"1 можно тем, что в результате комплексообразования, при компоновке трех лигандов в комплексе, углы связей в пирролин-2-оновом фрагменте лиганда изменяют свои обычные значения (т.к. сказывается стериче-ский фактор), и следствием этого является увеличение напряжения цикла. Последнее, как известно, проявляется в повышении обычной частоты колебаний соответствующей полосы карбонильной группы.

Отметим, что мессбауэровские параметры полученного комплекса с продуктом окисления ИУК (5 = 0,48 мм/с, А = 0,71 мм/ с при Т= 80 К) совпадают с параметрами для твердого остатка, полученного высушиванием на воздухе Ре". -содержащего раствора ИУК (см. рис. 2). Увеличение квадрупольного расщепления в спектре ЯГР комплекса Ре111 с продуктом окисления ИУК (по сравнению с А = 0,64мм/ с для комплекса Реш с ИУК) указывает на пониженную пространственную симметрию образовавшегося соединения, которая может объясняться появлением в комплексе объемных заместителей. Таковым, очевидно, является атом кислорода карбонильной группы (при атоме С2), образовавшейся в результате окисления двойной связи пиррольного фрагмента ИУК.

Выделение и характеристика других продуктов окисления ИУК

в водной среде

После выделения комплекса железа(Ш) с продуктом окисления ИУК из реакционной смеси последняя подвергалась дальнейшему исследованию для анализа остальных продуктов окисления. Было выяснено, что основными в смеси являются два продукта, которые после выделения подвергались очистке и исследованию.

Первый продукт, вероятнее всего, является продуктом окислительного де-карбоксилирования индолил-3-уксусной кислоты. Данное предположение ос-

Рис. б. ИК-фуръе-спектр первого продукта окисления индолли-3-уксусной кислоты, экстрагированного из водного раствора.

Выделенный продукт подвергался исследованию методом ИК- и Н1 ЯМР-3000 2000 1000 V (см ) спектроскопии.

В ИК-спектре выделенного соединения (рис. 6) присутствуют две характерные интенсивные полосы, отвечающие частотам валентных антисимметричных колебаний УЩ(С-Н) при 2925 см"1 и валентных симметричных колебаний У5(С-Н) при 2856 см-1, что свидетельствует о присутствии в соединении алифатического фрагмента.

новано на данных проведенных исследований.

Примечательно наличие в соединении характерной достаточно интенсивной карбонильной полосы у(С=0) при 1649 см"1,, Относительно невысокое значение ее частоты может объясняться участием тс-электронов связи С=О в сопряжении, а также отсутствием координации данного соединения с железом (отсутствие дополнительного напряжения цикла). Присутствие в спектре соединения полосы при 3403 см'1 может свидетельствовать о присутствии или наложении полос валентных колебаний О-Н и (или) М-Н связей. С целью более детального изучения структуры выделенного продукта окисления ПУК был применен метод Н1 ЯМР.

На спектре записанном в растворе дейтерированного ацетона

(рис. 7), наблюдается группа хорошо разрешенных сигналов в области 7.2-8.4 м.д., соответствующих резонансным сигналам протонов оксиндольного фрагмента, а также узкий синглет протона >МН цикла при 10,01 м.д.

3 «п < 5 г ; I 1 1 А/ 5 . —-.- П V..... I

120 >10 100 ЯЛ ВО 70 еа 50 4.0 30 20 1 0 00 м д

Рис. 7. Спектр 'Н-ЯМР (300 МГц) первого продукта окисления индолш-3-уксуснойкислоты,экстрагированногоизводногораствора(измеренввидераствора вацетоне-Оц)-

Примечательно, что в области 3,7-3,2 м.д. в спектре полученного соединения наблюдается сигнал в виде квадруплета, принадлежащий протону, находящемуся в положении 3 оксиндольного цикла. Он возникает в результате расщепления сигнала данного протона на расположенных по соседству трех протонах метильной группы, которая образуется в результате декарбоксилирования группы оксиндол ацетатного фрагмента. Протоны группы

в свою очередь, в результате расщепления на протоне в положении 3 цикла дают дублет, проявление которого отмечается в области 1,2 м.д. на спектре. Таким образом, с привлечением методов ИК- и Н' ЯМР -спектроскопии структура полученного соединения - продукта окисления ИУК - была определена как 3-метил-2-оксиндол.

При дальнейшей окислительной деструкции (при возможном раскрытии пирролин-2-онового фрагмента цикла) образуется соединение, исследование

структуры которого проводилось с привлечением метода хромато-масс-спект-рометрии. Знание основных путей возможных направлений фрагментации выделенного продукта с использованием литературных данных позволило провести соотнесение сигналов в масс-спектре с конкретными осколочными ионами и сделать выводы о строении исходного вещества.

Процесс фрагментации полученного соединения можно отобразить следующей схемой:

[М]+107 1М-17Ц50 122(ЛМ5] 78|М-91]

В полученном масс-спектре выделенного соединения (рис. 8) максимальный по массе сигнал m/z 167 соответствует пику молекулярного иона соединения. Дальнейшая фрагментация молекулярного иона связана с потерей гидро-ксила, вследствие чего в спектре появляется характерный и интенсивный для этого процесса пик иона (М-17) с величиной m/z 150. Последующая фрагментация иона (М-17) завершает процесс декарбоксилирования, что отражается появлением в спектре сигнала осколка с величиной m/z 122. Следующий за де-карбоксилированием этап отрыва от молекулы нитрогруппы приводит к образованию в спектре массового иона образовавшегося осколка с величиной miz, равной 76 (M-NO2), дальнейшая фрагментация которого происходит по привычной схеме.

Рис. 8. Масс-спектр второго продукта окисления индолил-3-уксусной кислоты, экстрагированного га водного раствора.

Таким образом, в результате окислительной неферментативной (химической) деструкции ИУК в присутствии железа(Ш) на первом этапе происходит процесс окисления по двойной связи С2=СЗ пиррольного фрагмента индолил-3-уксусной кислоты с образованием оксиндол-3-уксусной кислоты, которая связывается в малорастворимый в воде комплекс с железом(Ш), обладающий рядом свойств, практически аналогичных свойствам комплекса ИУК-Ге111. На следующем этапе из реакционной смеси был выделен З-метил-2-оксиндол, образующийся в результате окислительного декарбоксилирования ацетатного фрагмента Его дальнейшее окисление, связанное с раскрытием пирролин-2-онового цикла, приводит, по данным хромато-масс-спектрометрии, к образованию о нитробензойной кислоты. Последняя, вероятнее всего, образуется в результате окисления антраниловой кислоты (промежуточная стадия окислительной деградации), которая в чистом виде из реакционной смеси нами выделена не была.

ВЫВОДЫ

1. Методом спектроскопии ЯГР показано, что в водных растворах при значениях рН~5 и ниже в аэробных условиях в нитратсодержащих растворах желе-зо(Ш) постепенно восстанавливается при взаимодействии с ИУК и ее структурными аналогами - индолил-3-алкановыми кислотами, при этом железо(И) накапливается со временем в виде аквокомплексов.

2. Впервые выделен и детально охарактеризован с привлечением ряда современных физико-химических методов анализа комплекс индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) с железом(Ш). Показано, что координация с металлом осуществляется, помимо атома кислорода карбоксильной группы ИУК, также с участием я-электронной системы ароматического фрагмента лигандов. Высокая растворимость комплекса в неводных растворителях (ацетон, этанол) определяется структурой комплекса и соответствует молекулярному растворению с сохранением координации.

3. Впервые выделен и охарактеризован с привлечением современных физико-химических методов анализа комплекс индолил-3-масляой кислоты с желе-зом(Ш). Установлено, что данный комплекс существенно отличается по составу от комплекса с ИУК - в частности, представляет собой димер, содержащий две координированные с атомами железа мостиковые ОН-группы, с бидентатной координацией карбоксилатных групп.

4. В результате систематического изучения химического окисления ИУК в слабокислых водных растворах в присутствии железа(Ш) было установлено, что первым этапом данного процесса является окисление двойной связи пирроль-ного цикла ИУК с образованием 2-оксиндол-З-уксусной кислоты, образующей комплексное соединение с ионами железа(Ш), аналогичное по структуре комплексу ИУК.

5. Показано, что еще одним продуктом протекающего в данной системе окислительного декарбоксилирования ИУК является З-метил-2-оксиндол. Таким образом, впервые показана идентичность данных продуктов химического окисления ИУК и описанных в литературе продуктов ферментативного и электрохимического окисления ИУК. Обнаружено также, что дальнейшее окисление с раскрытием пирролин-2-онового фрагмента приводит к образованию о-нитробензойной кислоты, идентифицированной после экстракции из реационной смеси методом хромато-масс-спектрометрии.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи

1. Щелочков А.Г., Камнев А.А. Спектроскопическое исследование координации ин-долил-3-уксусной кислоты с железом(Ш) // Новые достижения в химии карбонильных и гетероциклических соединений / Под ред. А.П. Кривенько. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2000. - С. 258-260.

2. Kamnev AA, Shchelochkov A.G., Perfiliev Yu.D., Tarantilis P.A., Polissiou M.G. Spectroscopic investigation of indole-3-acetic acid interaction with iron(III) // J. Mol. Struct. -2001. -V. 563-564.-P. 565-572.

3. Kamnev A.A., Shchelochkov A.G., Tarantilis P.A., Polissiou M.G., Perfiliev Yu.D. Com-plexation of indole-3-acetic acid with iron(III): influence of coordination on the я-elect-ronic system ofthe ligand II Monatsh. Chem. - 2001. - V. 132, No. 6. - P. 675-681.

4. Щелочков А.Г. Физико-химические подходы в исследовании особенностей ком-плексообразования индолил-3-уксусной кислоты (ауксина) и метаболически родственных соединений с ионами железа // Молодые ученые Вол го-Уральского региона на рубеже веков. Материалы юбилейной науч. конф. молодых ученых, Уфа, 24-26 окт. 2001 г. - Т. 1. - Уфа: Изд-во Башкир, ун-та, 2001. - С. 161 -163.

5. Shchelochkov A.G., Kamnev A.A., Tarantilis P.A., Polissiou M.G. Spectroscopic study of iron(III) complexes with some indole derivatives // Metal Ions in Biology and Medicine / L. Khassanova, Ph. Collery, I. Maymard, Z. Khassanova, J.-C. Etienne (Eds.). -Vol. 7.- Paris: JohnLibbey Eurotext,2002.-P. 37-40.

6. Kamnev A.A., Shchelochkov A.G., Tarantilis P.A., Polissiou M.G. Fourier transform Raman spectroscopic study ofindole-3-acetic acid and its Fe(III) complex in acetone solutions // Proc. XVIII Int. Conf. on Raman Spectroscopy, 25-30 Aug. 2002, Budapest, Hungary / J. Mink, Gy. Jalsovszky, G. Keresztury (Eds.). - Chicheste-r: J. Wiley & Sons, Ltd., 2002.-P. 873-874.

7. Kamnev A.A., Kovacs K., Shchelochkov A.G., Kuzmann E., Vertes A. Interaction of natural and synthetic auxins with iron(III) in aqueous solutions: complexation and redox transformations // Metal Ions in Biology and Medicine / M.A. Cser, I. Sziklai Laszlo, J.-C. Etienne, Y. Maymard, J. Centeno, L. Khassanova, Ph. Collery (Eds.). - Vol. 8. -Paris: John Libbey Eurotext, 2004. - P. 51-54.

8. Kovacs K., Kamnev A.A., Shchelochkov A.G., Kuzmann E., Medzihradszky-Schweiger H., Mink J., Vertes A. Mossbauer spectroscopic evidence for iron(III) complexation and reduction in acidic aqueous solutions of indole-3 -butyric acid // J. Radloanal Nucl. Chem. - 2004. - V. 262, No. 1. - P. 151-156.

Тезисыдокладов

1. Kamnev A.A., Shchelochkov A.G., Perfiliev Yu.D. Vibrational, 'H NMR and Mossbauer spectroscopic characterization of indole-3-acetic acid complexation with iron // XXV Eur. Congress on Molecular Spectroscopy, Coimbra, Portugal, Aug. 27 - Sept. 1, 2000. Book ofAbstracts. - P. 209.

2. Щелочков А.Г. Физико-химическая характеристика координации антраниловой кислоты с железом(Ш) // Современные проблемы теоретической и эксперименталь-

ной химии. Тез. докл. III Всеросс. конф. молодых ученых, Саратов, 3-5 сент. 2001 г.-С. 70.

3. Щелочков А.Г. Использование ядерно-резонансных методов для изучения структурных особенностей биокомплексов // Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой. Матер. Первой регион, конф. мол. ученых, Саратов, 2627 марта 2002 г. - Саратов: Изд. Сарат. ун-та, 2002. - С. 60-61.

4. Shchelochkov A.G., Kamnev A.A. Vibrational and NMR spectroscopic studies of iron complexes with some indole derivatives // 7th Int. Symp. on Metal Ions in Biology and Medicine, St.-Petersburg, Russia, May 5-9, 2002. Abstracts / Микроэлементы в медицине. - 2002. - Т. 3, № 2. - С. 9-10.

5. Kamnev A.A., Kovacs К., Shchelochkov A.G., Kuzmann E., Vertes A. Interaction of natural and synthetic auxins with iron(III) in aqueous solutions: complexation and redox transformations // 8th Int. Symp. on Metal Ions in Biology and Medicine, Budapest, Hungary, May 18-22,2004. Abstract Book. - P. 34.

Подписано в печать 22 «о. 2004 Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Гарнитура Times. Печать RISO. Объем 1,0 печ.л. Тираж 100 экз. Заказ № 324.

Отпечатано с готового оригинал-макета Центр полиграфических и копировальных услуг Предприниматель Серман Ю.Б. Свидетельство № 304645506500043 410600, Саратов, ул. Московская, д. 152, офис 19

Pr.1 5 96

РНБ Русский фонд

2005-4 18989

Перечень условных обозначений.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1. Биосинтез индолил-3-уксусной кислоты (ИУК).

1.1.1. Общая характеристика путей биосинтеза ИУК.

1.1.2. Роль и особенности биосинтеза ИУК микроорганизмами.

1.2. Физиологические процессы с участием ауксинов.

1.2.1. Молекулярное распознавание и рецепция ауксинов в растительной клетке.

1.2.2. Физиологическое действие ауксинов.

1.2.3. Механизмы инактивации ИУК.

1.3. Окислительный распад ИУК и родственных соединений.

1.3.1. Ферментативное окисление.

1.3.2. Химическое и фотохимическое окисление.

1.3.3. Роль железа(Ш) в окислительной деградации ИУК и родственных соединений.

1.4. Взаимодействие ионов металлов с ауксинами в химических и биологических системах.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Перечень использованных реактивов.

2.2. Подготовка образцов.

2.2.1. Приготовление растворов нитрата железа(Ш).

2.2.2. Получение комплексов о/селеза(Ш).

2.2.3. Окисление ИУК в присутствии железа(Ш) и выделение продуктов окисления.

2.3. Методы исследования.

2.3.1. Элементный микроанализ.

2.3.2. Термогравиметрический анализ.

2.3.3. Электронная спектроскопия.

2.3.4. Колебательная спектроскопия.

2.3.5. Спектроскопия ЯМР 1И.

2.3.6. Мессбауэровская спектроскопия (ЯГР).

2.3.7. Хромато-масс-спектрометрия.

2.3.8. Рентгенофазовый анализ.

• ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1. Изучение взаимодействия железа(Ш) в водных растворах с ИУК и ее производными методом спектроскопии ЯГР.

3.1.1. Взаимодействие железа(Ш) с ИУК в водных растворах.

3.1.2. Взаимодействие железа(Ш) с индолил-З-алкановыми кислотами в водных растворах.

3.2. Идентификация состава твердых фаз комплексов железа(Ш).

3.2.1. Состав комплекса ИУК с железом (III).

3.2.2. Состав комплекса ИМК с железом(Ш).

Ш 3.3. Результаты и обсуждение данных инструментальных методов

3.3.1. Спектроскопия ЯГР комплексов железа(Ш).

3.3.2. Термогравиметрический анализ.

3.3.3. Колебательная спектроскопия.

3.3.4. Электронная спектроскопия.

3.3.5. Спектроскопия

ЯМР 'Н.

3.3.6. Рентгенофазовый анализ.

3.4. Изучение неферментативной окислительной деструкции

ИУК в присутствии железа(Ш) в водной среде.

3.4.1. Выделение и характеристика комплекса железа(Ш) с продуктом окисления ИУК.

• 3.4.2. Выделение и характеристика других продуктов окисления ИУК в водной среде.

Индолил-3-уксусная кислота (ИУК) является известным и широко распространенным в природе соединением. Ее важность определяется прежде всего тем, что ИУК представляет со-Рп бой основной член ряда ауксинов - фитогор-монов, оказывающих многообразное регуля-торное действие на рост и развитие растений (Полевой, 1982; Marumo, 1986; Cooke et al., 2002; Vogler & Kuhlemeier, 2003) и активно участвующих в растительно-микробных взаимодействиях.

ИУК

Краткие исторические сведения об ауксинах

Начало исследованиям стимуляторов растений было положено во второй половине XIX века Чарльзом Дарвином и рядом ботаников при изучении закономерностей роста колеоптиля овса. Проводя экспериментальные наблюдения, Ч. Дарвин с сыном (Дж. Дарвином) пришли к выводу, что ". когда проростки освещаются сбоку, какой-то фактор передается от верхушки вниз по колеоптилю, заставляя его изгибаться" (Darwin & Darwin, 1880; цитируется по изданиям: Дарвин, 1941; Weyers & Paterson, 2001). При этом было отмечено, что данная реакция растения (движение растущего колеоптиля - и в целом изгиб растения - в сторону источника света), известная под названием "фототропизм", инициируется фактором, передающимся от верхушки колеоптиля к клеткам, находящимся на теневой стороне растения, которые под его воздействием удлиняются; при удалении же верхушки колеоптиля реакция на свет отсутствует.

Различные исследователи первой половины XX в., среди которых были ботаники П. Бойсен-Йенсен (Boysen-Jensen, 1913) и А. Пааль (Paâl, 1919), показали, что вышеупомянутый фактор имеет химическую природу, ♦ действие которого может передаваться через проницаемую перегородку.

Так, Бойсен-Йенсен отмечал, что введение непроницаемой для водного раствора мембраны (тонкой пластины, изготовленной из слюды), отделяющей верхушку колеоптиля от расположенных ниже тканей, предотвращало фототропную реакцию растения.

Первое успешное выделение этого химического фактора было осуществлено в 1926 г. голландским ученым - физиологом растений Ф. Вентом (F. Went), продолжившим работу Бойсен-Йенсена (см., например, Salisbury & Ross, 1978). В своих экспериментах Ф. Вент "экстрагировал" предполагаемое действующее вещество в агаровые кубики, помещая на них срезанные верхушки колеоптиля, и впоследствии наблюдал развитие "фототроп-ной" реакции (изгиб) колеоптиля с обрезанной верхушкой при его длительном контакте с такими агаровыми кубиками. Это было не только первое выделение ростового гормона, но и разработка соответствующей тому времени методики, позволившей Ф. Венту провести в определенном смысле "количественное" определение этого гормона (биотест, основанный на измерении угла изгиба колеоптиля).

Ростовому гормону, образующемуся в верхушке колеоптиля, Ф. Вентом было дано название "ауксин" (от греческого сги^тци] - увеличение, рост). Однако лабораторная техника того времени не давала возможности выделить данное ростовое вещество в чистом виде из-за крайне низкой его концентрации в тканях. Впервые кристаллический ауксин был получен из мочи человека, и только в 1934 г. было показано, что это соединение представляет собой индолил-3-уксусную кислоту. Тем не менее, первое сообщение об определенной идентификации ИУК как ауксина в растительной ткани датируется лишь 1942-м годом (Haagan-Smit etaL, 1942; цитируется по: Weyers & Paterson, 2001).

Распространенность ауксинов в природе

К настоящему времени известно, что индолил-3-уксусная кислота очень широко распространена в растительном мире и является, как отмечалось выше, основным фитогормоном ряда ауксинов, синтезируемых высшими растениями (Cook et al., 2002); концентрации ауксинов в растиА тельных клетках достигают 10 - 10" моль/л. Следует отметить, что группа ауксинов включает в себя весьма разнообразные химические соединения, большинство из которых содержит ароматическую систему и полярную боковую цепь, чаще всего несущую карбоксильную группу; многие природные и синтетические ауксины являются индольными производными (Marumo, 1986; Armstrong et al., 2002).

Достоверно установлено также, что йндолил-3-уксусная кислота синтезируется многими микроорганизмами (Costacurta & Vanderleyden, 1995), которые могут выделять ее в окружающую среду в заметных количествах, превышающих 10~5 М (Frankenberger & Arshad, 1995; Thuler et al., 2003) и в отдельных случаях достигающих Ю~3 М (Mordukhova et al., 2000); особенно широко эта способность распространена среди почвенных бактерий (Patten & Glick, 1996). Роль данного процесса в обмене веществ самих бактерий, синтезирующих фитогормоны даже в отсутствие растений, пока не выяснена; показано лишь участие ауксинов в регуляции экспрессии генов у бактерий (Кацы, 1997, 2003). Хорошо известно, тем не менее, что биосинтез и выделение фитогормонов, включая ауксины, в окружающую среду некоторыми почвенными микроорганизмами является одним из наиболее существенных компонентов их ассоциативного взаимодействия с высшими растениями (Prikryl et al., 1985; Glick, 1995; Frankenberger & Arshad, 1995; Lambrecht et al., 2000). Формирование и функционирование подобного ассоциативного симбиоза - чрезвычайно сложное, многогранное и еще во многом не понятое явление - активно исследуется уже более четверти века в связи с перспективностью его использования в сельском хозяйстве для улучшения плодородия почв и увеличения урожайности культурных растений (Patriquin et al., 1983; Dobereiner & Pedrosa, 1987; Kirchhof et al., 1997; Steenhoudt & Vanderleyden, 2000; Lodewyckx et al., 2002).

Роль ионов металлов в процессах с участием ауксинов

Биосинтез и выделение микроорганизмами в почву индолил-3-уксусной кислоты и родственных соединений, обладающих заметной реакционной способностью, может сопровождаться разнообразными химическими процессами с участием компонентов окружающей среды, в том числе ионов металлов.

Одним из самых распространенных металлов, играющим, к тому же, в процессах жизнедеятельности практически любых клеток важную многоплановую роль, является железо (Sigel & Sigel, 1998). Превращения соединений железа в природе чрезвычайно разнообразны и лежат в основе многих химических и биохимических процессов, осуществляющихся как в живой клетке, так и вне ее (Konhauser, 1997; Pierre & Fontecave, 1999; Williams & Fraüsto da Silva, 2000; Williams, 2001) - в том числе в почве, где железо (в основном в виде частиц железосодержащих минералов) обычно присутствует в избытке (Konhauser, 1997). Разнообразию процессов с участием ионов железа способствует его поливалентность; основными степенями окисления железа, встречающимися в его соединениях, наиболее распространенных в природе, являются +2 и +3. В ряде случаев, тем не менее, образуются также соединения с более высокими степенями окисления железа (+4 и даже +5), в основном в биокомплексах железа с порфи-ринами и в составе некоторых ферментов (Sigel & Sigel, 1998; Pierre & Fontecave, 1999).

Интерес исследователей к взаимодействию ауксинов с ионами металлов возник, по-видимому, около полувека назад, когда было замечено, что некоторые хелатообразующие соединения обладают ауксиновой активностью. Как следствие, было высказано предположение о том, что активность уже известных к тому времени ауксинов связана с их хелатирующим действием (см., например, статью Коэна и др. в журнале "Nature" (Cohen et al., 1958) и цитируемые в ней работы 1956 года). Сравнение результатов по комплексообразованию ионов меди(Н) с ИУК и а-нафтилуксусной кислотой (также обладающей ауксиновой активностью) в 50%-ных водно-этанольных растворах, выбранных для увеличения растворимости органических кислот, показало образование комплексов с близкими константами устойчивости (Cohen et al., 1958).

Как следует из рассуждений Коэна и соавторов, поскольку комплек-сообразование меди(И) с ацетат-ионами выражено слабо, а объяснение возможности усиления связывания меди(И) с ИУК посредством индольно-го атома азота (речь, очевидно, шла о возможности замещения протона при гетероатоме пиррольного цикла) не объясняло аналогичной устойчивости комплекса с а-нафтилуксусной кислотой, в которой вовсе отсутствует "замещаемый атом водорода" в кольце, ими было высказано предположение о том, что "в качестве второй координирующей группы может выступать все ароматическое кольцо" (к тому времени уже были известны комплексы металлов с ароматическими соединениями). Данное предположение, однако, являлось чисто умозрительным и не подтверждалось никакими измерениями. Следует заметить, что это предположение в отношении комплекса с медью(И) впоследствии не подтвердилось: как следует из литературных данных, полученных с помощью ряда инструментальных методов, некоторые изученные индолил-3-алкановые кислоты, включая

2 f

ИУК, образуют с двухвалентными металлами (и в том числе с Си ) обычные карбоксилатные комплексы (Cariati et al., 1983).

Интересно, что в той же самой ранней работе (Cohen et al., 1958) было замечено, что "некоторые другие предварительные эксперименты с индо-лил-3-уксусной кислотой показывают ее сильную хелатирующую активность с ионами железа(Ш) и значительно меньшую - с ионами кобаль-та(И)"; при этом подобной активности не наблюдалось с ионами кальция и магния. Однако для подтверждения данных утверждений, в частности, в отношении железа(Ш), вновь ни одного факта или результата измерений авторами не приводилось.

В последовавшей вскоре работе (Recaldin & Heath, 1958), также опубликованной в журнале "Nature", была сделана попытка выяснить возможность комплексообразования железа(Ш) с ИУК в 50%-ном водно-этаноль-ном растворе. Было обнаружено, что в присутствии 0,004 М FeCb и 0,1 М ИУК "постепенно развивается интенсивное окрашивание", и указывалось на увеличение поглощения в видимой области (в особенности между 450 и 600 нм) со временехм, достигавшее максимума в течение ~2 ч. Было также обнаружено, что в темноте при температуре 20°С в том же водно-этаноль-ном растворе в присутствии 0,004 М FeCh и 0,002 М ИУК при перемешивании в течение 3 ч происходило почти полное (84%-89%) разрушение ИУК с эквивалентным выделением СО2 и поглощением кислорода с образованием окрашенного продукта окисления (при этом в аналогичных условиях в присутствии в растворе 0,004 М Си(ЫОз)2 вместо FeCl3 изменений газового состава не наблюдалось, а через 4,5 ч было отмечено всего лишь 10%-ное снижение содержания ИУК).

Из вышеописанных простейших экспериментов авторы (Recaldin & Heath, 1958) могли сделать лишь вывод об индуцировании окислительного декарбоксшшрования ИУК в присутствии железа(Ш) с эквивалентным поглощением кислорода в растворе вода - 50% этанол. Ни органические продукты окисления ИУК, ни состояние железа в данных водно-этаноль-ных растворах не анализировались; не исследовались также процессы в ^ водных средах, представляющие более общий интерес.

В более поздних работах акцент при исследовании ауксинов и их окислительной деградации практически полностью переместился на исключительно сложные ферментативные процессы (Нттап & Lang, 1965; КоЬауаБЫ ег а1, 1984; Ни & Огу1шг51;, 1997; см. также литературный обзор), и многие вопросы относительно химической природы процессов комплек-сообразования и окислительной деструкции ИУК и других ауксинов в отсутствие ферментов практически остались открытыми.

Начатые в последние годы в ИБФРМ РАН исследования с применением современных инструментальных методов показали возможность протекания неферментативных (химических) окислительно-восстановительных процессов в присутствии железа(Ш) с участием ИУК и некоторых ее метаболически и структурно родственных соединений также в водных растворах в условиях, соответствующих или близких к физиологическим, что может иметь определенное экологическое значение (Камнев, 1998; Катпеу я/., 1999, 2000).

Следует отметить, что литературные сведения по комплексообразова-нию индолил-3-уксусной кислоты и других производных индола с металлами чрезвычайно ограниченны и фрагментарны. В настоящей работе ф проведено исследование, направленное на выяснение особенностей взаимодействия ИУК, некоторых других производных индола (индолил-3-алкановых кислот) и метаболически и структурно родственных соединений (использованных для более четкого выявления влияния различий в структуре на химические свойства и поведение) с ионами железа(Ш), в том числе с образованием комплексов. Кроме этого, были выделены и исследованы продукты неферментативной (химической) окислительной деструкции ИУК, образующиеся в водных средах в присутствии железа(Ш).

Экспериментальные данные получены с помощью ряда современных инструментальных физико-химических методов, включающих электронную (ЦУ-У1б), колебательную (ИК и КР) и ядерно-резонансную спектроскопию (ЯГР, !Н ЯМР), хромато-масс-спектрометрию, а также препаративную колоночную хроматографию и элементный микроанализ. и

Актуальность темы

В связи с широкой распространенностью индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) и других ауксинов индольной природы в растениях (Cooke et al.,

2002), удивительно многообразной физиологической активностью ауксинов (Leyser, 2001, 2001а; Becker & Hedrich, 2002; Vogler & Kuhlemeier,

2003), а также их биосинтезом многими почвенными микроорганизмами с выделением в окружающую среду (Frankenberger & Arshad, 1995; Со-stacurta & Vanderleyden, 1995; Patten & Glick, 1996) их значение в природе трудно переоценить. В частности, для ассоциированных с растениями почвенных бактерий, которые могут оказывать существенное стимулирующее влияние на рост и развитие растения-хозяина, способность продуцировать и выделять ИУК во внешнюю среду считается одним из важнейших составляющих эффективного растительно-бактериального симбиоза, в котором молекулам ИУК, помимо фиторегулирующего действия, отводится роль "взаимно сигнальной молекулы" ("reciprocal signalling molecule"; Lambrecht et al., 2000). Очевидно, что любой химический процесс с участием данной "сигнальной молекулы", например, в ризосфере почв, может косвенно оказывать влияние и на ассоциативные взамодейст-вия в системе растение - микроорганизмы, а также, непосредственно влияя на внеклеточный фитогормональный пул, - сказываться на интенсивности роста и развития растений.

Актуальность исследования процессов взаимодействия ИУК с ионами металлов и, в частности, железа, являющегося одним из наиболее распространенных и биологически важных микроэлементов (Sigel & Sigel, 1998), определяется как химическими особенностями данных процессов, так и исключительно важной ролью, которую они играют в разнообразных биологических системах. Так, химическое взаимодействие ИУК (наряду с некоторыми другими структурно родственными соединениями) в слабокислых водных средах с железом(Ш) может приводить к его восстановлению до более биологически доступного железа(Н), что имеет определенное экологическое значение для кислых почв (Камнев, 1998; Kamnev et al., 1999), занимающих, как известно, до трети всех возделываемых территорий (Von Uexkull & Mutert, 1995). С другой стороны, в аэробных условиях в присутствии Fe"1 была обнаружена возможность протекания процессов, способствующих химической окислительной деградации ауксина (Kamnev & Kuzmann, 1997а) - в отличие от его ферментативной окислительной деструкции (Gazaryan et al., 1996, 1999; Gazaryan & Lagrimini, 1996, 1998; Savitsky et al, 1999).

Для биологических систем следует, во-первых, отметить способность ИУК существенно увеличивать скорость переноса катионов металлов через модельные фосфолипидные мембраны (Jones et al., 1992) и модулировать ионный транспорт в растительных клетках (Becker & Hedrich, 2002). Во-вторых, комплексы ряда лантаноидов (Ln3+) с ИУК состава LnL3-3H20 (где L- индолил-3-ацетат) в концентрациях порядка 10"° М и ниже, по литературным данным (Wenmian et al., 1998), показывали значительно более высокую ауксиновую активность, чем свободная ИУК или хлориды соответствующих металлов, что указывает на синергизм их действия в комплексах. В-третьих, взаимодействие ауксина с ионом металла в ауксинсвя-зывающем центре белка АВР1 (auxin-binding protein 1), который, по современным представлениям, является одним из наиболее вероятных рецепторов ауксина в растениях (Timpte, 2001; Woo et al., 2002), представляет собой один из основных этапов в процессах молекулярного распознавания, рецепции ауксина и, возможно, передачи сигнала, хмеханизмы которых во многом не ясны до сих пор (Scherer, 2002; Vogler & Kuhlemeier, 2003). Наконец, при ферментативной окислительной деструкции ИУК в качестве начальной стадии показано образование тройного комплекса пе-роксидаза-ИУК-кислород с последующим переходом ферри-формы ферS мента {Fe3+} вферро-форму {Fe"*} (Gazaryan et al., 1996). Существенно также, что у растительных пероксидаз имеются непосредственно прилегающие к гемовому комплексу определенные области аминокислотных последовательностей, структурно аналогичные соответствующим областям, имеющимся во всех известных ауксинсвязывающих белках (ABPs; см. выше), которые отсутствуют в пероксидазах нерастительного происхождения (Savitsky et al., 1999). Данные области как в случае ABPs, так и в случае растительных пероксидаз, очевидно, отвечают за структурно специфичное связывание ИУК.

Что касается окислительно-восстановительных процессов с участием ауксина, в первую очередь следует отметить их определяющую роль в регулировании концентрации этого фитогормона в растениях, осуществляемую с помощью ферментов — растительных пероксидаз (помимо чисто химических превращений, которые могут играть определенную роль в почве), что упоминалось выше. Кроме этого, в последние годы активно исследуются анти- и прооксидантные свойства производных индола, включая ИУК (СЬуап е? а1, 1999; КагЬо\ушк ег а1.у 2001, 2001а), и возможность образования цитотоксичных продуктов при их ферментативном окислении (РоИсеБ ег а1., 1999, 2002; РоИсеБ & ¥/агс!тап, 2001) как новые направления, перспективные для противоопухолевой терапии и других областей медицины.

Таким образом, важность выяснения химизма комплексообразования ИУК и родственных соединений и их хихмическиого окисления в водных средах, а также недостаток литературных данных в этой области обусловили выбор цели и задач данного исследования. Цель и задачи исследования Основные цели данной работы:

• идентификация и определение структурных особенностей продуктов взаимодействия ИУК и ряда ее структурных аналогов и метаболически родственных соединений с ионами железа(Ш), включая комплек-сообразование;

• выделение и идентификация продуктов неферментативной (химической) окислительной деструкции ИУК в присутствии железа(Ш) с помощью ряда современных инструментальных физико-химических методов.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. Сравнительное исследование окислительно-восстановительных процессов, протекающих в водных растворах ИУК и ряда ее структурных аналогов (индолил-3-алкановые кислоты) в аэробных условиях в присутствии железа(Ш) методом спектроскопии ЯГР.

2. Исследование комплексных соединений, образующихся в железо(Ш)-содержащих водных растворах ИУК и ее структурных аналогов; выделение и идентификация комплексов.

3. Исследование структуры и некоторых физико-химических свойств выделенных комплексов в твердом виде и в неводных растворах методами электронной (иУ-УЪ), колебательной (ИК, КР) и ядернорезонансной спектроскопии (ЯГР, ЯМР 'Н).

4. Выделение и идентификация продуктов окисления ИУК, образующихся в водных средах в присутствии железа(Ш), с помощью методов препаративной колоночной хроматографии и хромато-масс-спектрометрии, ИК и 'Н ЯМР-сиектроскопии.

Научная новизна

Впервые проведено сравнительное исследование редокс-превращений ^ в водных средах с участием ряда индолил-З-алкановых кислот (ИУК,

ИПК, ИМК) в присутствии железа(Ш). Методом спектроскопии ЯГР показано, что указанные индольные производные в аэробных условиях постепенно восстанавливают железо(Ш), при этом железо(П) накапливается в растворе в форме аквокомплексов.

Выделены новые соединения - комплексы железа(Ш) с ИУК и ИМК; охарактеризован их состав и структура. Впервые на основании совокупности данных независимых методов показано, что в координации атома железа в случае ИУК участвует, помимо хмонодентатно координированных депротонированных карбоксильных групп, также ароматическая система лигандов. В комплексе с ИМК, представляющем собой димер, напротив, карбоксильные группы координированы бидентатно, а атомы железа соединены мостиковыми связями посредством дополнительно координированных гидроксо-групп.

Впервые показано, что выделенные и охарактеризованные продукты химического окисления ИУК в водном слабокислом растворе в аэробных условиях в присутствии железа(Ш) - 2-оксиндол-З-уксусная кислота и 3-метил-2-оксиндол - соответствуют описанным в литературе продуктам ферментативного и электрохимического окисления ИУК в нейтральных /|| средах. Выделено новое соединение - комплекс железа(Ш) с 2-оксиндол

3-уксусной кислотой; охарактеризован его состав и структура, аналогичная комплексу с ИУК.

Показано, что дальнейшее окисление в данных условиях протекает с раскрытием пирролин-2-онового фрагмента и приводит к образованию о-нитробензойной кислоты, идентифицированной после экстракции из реа-ционной смеси методом хромато-масс-спектрометрии.

Научно-практическая значимость

Полученные данные о процессах, протекающих с участием индоль-ных производных в водных средах в условиях, соответствующих физиологическим, расширяют существующие представления о возможных химических превращениях фитогормонов ряда ауксинов, выделямых многими почвенными микроорганизмами и играющих существенную роль в их ассоциативных взаимодействиях с растениями, важных в практическом отношении. В частности, новые сведения о редокс-процессах, протекающих в водных средах с участием ауксинов индольного ряда в присутствии ионов железа(Ш), могут быть использованы для прогнозирования соответствующих превращений в достаточно распространенных слабокислых почвах, что представляет определенную экологическую важность.

Полученные сведения об особенностях поведения ИУК в ряду ее структурных аналогов и влиянии катиона металла на электронную структуру 7Г-электронной системы ароматического фрагмента молекулы ИУК при координации представляют интерес для объяснения ее уникального физиологического поведения и химических свойств (реакционной способности), что можетбыть использовано для направленного регулирования процессов с участием ИУК (оптимизация условий функционирования растительно-микробных симбиозов; активизация процессов в корневой системе растений; фиторемедиация и др.).

Положения и результаты, выносимые на защиту

1. Результаты исследования окислительно-восстановительных процессов, протекающих в водных растворах ИУК и ряда ее структурных аналогов (индолил-3-алкановых кислот) в аэробных условиях методом спектроскопии ЯГР; расчетные параметры спектров и сравнительный анализ данных.

2. Результаты сравнительного исследования состава и структуры комплексов индолил-3-уксусной и индолил-3-масляной кислоты с железом(Ш) в твердой фазе и в растворах с привлечением ряда современных инструментальных методов.

3. Состав продуктов, образующихся в процессе химической неферментативной) окислительной деструкции индолил-3-уксусной кислоты в водных растворах в аэробных условиях в присутствии ионов железа(Ш). Результаты исследования состава и структуры комплекса железа(Ш) с продуктом окисления ИУК.

Проведение исследований

Данная работа являлась частью исследований, проводимых в Институте биохимии и физиологии растений и микроорганизмов РАН в лаборатории биохимии в рамках темы «Изучение молекулярно-генетических механизмов узнавания, контакта и обмена »метаболитами азоспирилл и культурных злаков» (научный руководитель - доктор биологических наук, заслуженный деятель науки РФ, профессор В.В. Игнатов, № гос. регистрации 01860024516), а также (с 2002 г.) в лаборатории биохимии растительно-бактериальных симбиозов в рамках темы «Особенности биохимии эн-дофитных и ассоциативных симбионтов рода Azospirillum» (научный руководитель-доктор биологических наук Л.П. Антонюк, № гос. регистрации 01200012855).

Исследования автора, проводившиеся в рамках совместной работы с отделом ядерной химии Университета им. JI. Этвеша (г. Будапешт, Венгрия), в том числе в период научной стажировки, выполнялись в соответствии с распоряжением Президиума РАН № 10107-173 от 05 марта 2002 г., а также Протоколом и Тематическим планом (п. 27) по Соглашению о научном сотрудничестве между РАН и Венгерской АН на 2002-2004 гг. по теме "Взаимодействие ионов металлов с метаболитами бактерий и растений" (руководители проекта: от ИБФРМ РАН - доктор химических наук A.A. Камнев, от Университета им. Л. Этвеша - академик Венгерской АН, профессор А. Вертеш). Часть исследований выполнена в период краткосрочных научных стажировок (в 2001 и 2002 гг.) в рамках творческого сотрудничества в лаборатории ядерно-химических методов химического факультета Московского госуниверситета им. М.В. Ломоносова (зав, лабораторией доктор химических наук, профессор Ю.Д. Перфильев).

Конкурсная поддержка работы

Описанные в данной работе исследования составляли часть совместных международных проектов, поддержанных грантами в рамках научных программ INTAS (проект 96-1015; в части работы, выполнявшейся в 2000 г.) и NATO (проект LST.CLG.977664, 2001-2003 гг.); поддержаны краткосрочной стипендией ЮНЕСКО (UNESCO-ROSTE 875.677.2, Ref. No. 33; 2002 г.) в области биотехнологии, а также грантом № 205 Комиссии РАН по работе с молодежью (6-й Конкурс-экспертиза проектов, 2000-2003 гг.).

Апробация работы

Материалы исследований, изложенных в диссертации, были представлены и обсуждались на следующих научных совещаниях и съездах: XXV European Congress on [Molecular Spectroscopy (Coimbra, Portugal, August 27 - September 1, 2000); IX Всероссийская научная конференция "Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов" (Саратов, 26-29 сентября 2000 г.); 111 Всероссийская конференция молодых ученых "Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии" (Саратов, 3-5 сентября 2001 г.); Юбилейная научная конференция молодых ученых "Молодые ученые Волго-Уральского региона на рубеже веков" (Уфа, 2426 октября 2001 г.); Первая региональная конференция молодых ученых

Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой" (Cath ратов, 26-27 марта 2002 г.); 7 International Symposium on Metal Ions in Biology and Medicine (St.-Petersburg, Russia, 5-9 May 2002); XVIII International Conference on Raman Spectroscopy (Budapest, Hungary, 25-30 August 2002); 8th International Symposium on Metal Ions in Biology and Medicine (Budapest, Hungary, 18-23 May 2004), а также на отчетной научной конференции ИБФРМ РАН (22 апреля 2004 г.).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 работ в международных и российских научных изданиях, включая 8 статей, из которых 3- в международных журналах и 5- в отечественных и международных сборниках трудов, а также 5 тезисов докладов в сборниках работ международных и российских научных конференций.

Структура и объем диссертации

Диссертация изложена на 151 странице машинописного текста и состоит из введения, литературного обзора (глава 1), описания материалов и методов исследования (глава 2), изложения результатов исследований и их обсуждения (глава 3), заключения, выводов, списка публикаций автора по теме диссертации, благодарностей, списка цитированной литературы из 200 источников (в том числе 162 в зарубежных изданиях) и приложения, содержащего 5 схем, относящихся к литературному обзору, а также 22 рисунков и 6 таблиц, иллюстрирующих полученные результаты.

ВЫВОДЫ

1. Методом спектроскопии ЯГР показано, что в водных растворах при значениях рН~5 и ниже в аэробных условиях в нитратсодержащих растворах железо(Ш) постепенно восстанавливается при взаимодействии с ИУК и ее структурными аналогами - индолил-3-алкановыми кислотами, при этом железо(П) накапливается со временем в виде аквокомплексов.

2. Впервые выделен и детально охарактеризован с привлечением ряда современных физико-химических методов анализа комплекс индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) с железом(Ш), Показано, что координация с металлом осуществляется, помимо атома кислорода карбоксильной группы ИУК, также с участием тс-электронной системы ароматического фрагмента лигандов. Высокая растворимость комплекса в неводных растворителях (ацетон, этанол) определяется структурой комплекса и соответствует молекулярному растворению с сохранением координации.

3. Впервые выделен и охарактеризован с привлечением современных физико-химических методов анализа комплекс индолил-3-масляой кислоты с железом(Ш). Установлено, что данный комплекс существенно отличается по составу от комплекса с ИУК — в частности, представляет собой димер, содержащий две координированные с атомами железа мостиковые ОН-группы, с биденгатной координацией карбоксилатных групп.

4. В результате систематического изучения химического окисления ИУК в слабокислых водных растворах в присутствии железа(Ш) было установлено, что первым этапом данного процесса является окисление двойной связи пиррольного цикла ИУК с образованием 2-оксиндол-З-уксусной кислоты, образующей комплексное соединение с ионами железа(Ш), аналогичное по структуре комплексу ИУК.

5. Показано, что еще одним продуктом протекающего в данной системе окислительного декарбоксилирования ИУК является З-метил-2-оксиндол. Таким образом, впервые показана идентичность данных продуктов химического окисления ИУК и описанных в литературе продуктов ферментативного и электрохимического окисления ИУК. Обнаружено также, что дальнейшее окисление с раскрытием пирролин-2-онового фрагмента приводит к образованию о-нитробензойной кислоты, идентифицированной после экстракции из реационной смеси методом хромато-масс-спектрометрии.

Список публикаций автора по теме диссертации

Статьи

1. Щелочков А.Г., Камнев А.А. Спектроскопическое исследование координации индолил-3-уксусной кислоты с железом(Ш) // Новые достижения в химии карбонильных и гетероциклических соединений / Под ред. А.П.Кривенько. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2000. - С. 258-260.

2. Kamnev A.A., Shchelochkov A.G., Perfiliev Yu.D., Tarantilis P.A., Polissiou M.G. Spectroscopic investigation of indole-3-acetic acid interaction with iron(Iil) // J. iVlol. Struct. - 2001. - V. 563-564. - P. 565-572.

3. Kamnev A.A., Shchelochkov A.G., Tarantilis P.A., Polissiou M.G., Perfiliev Yu.D. Complexation of indole-3-acetic acid with iron(lll): influence of coordination on the ^-electronic system of the ligand // Monatsh. Chem. - 2001. -V. 132, No. 6.-P. 675-681.

4. Щелочков А.Г. Физико-химические подходы в исследовании особенностей комплексообразования индол и л-3-уксусной кислоты (ауксина) и метаболически родственных соединений с ионами железа // Молодые ученые Волго-Уральского региона на рубеже веков. Материалы юбилейной науч. конф. молодых ученых, Уфа, 24-26 окт. 2001 г. - Т. 1. — Уфа: Изд-во Башкир, ун-та, 2001. - С. 161 -163.

5. Shchelochkov A.G., Kamnev А.А., Tarantilis Р.А., Polissiou M.G. Spectroscopic study of iron(III) complexes with some indole derivatives // In: L.Khassanova, Ph.Collery, I.Maymard, Z,Khassanova, J.-C.Etienne (Eds.). Metal Ions in Biology and Medicine, Vol. 7. JohnLibbey Eurotext, Paris, 2002. - P. 37-40.

6. Kamnev A.A., Shchelochkov A.G., Tarantilis P.A., Polissiou M.G. Fourier transform Raman spectroscopic study of indole-3-acetic acid and its Fe(IlI) complex in acetone solutions // In: J.Mink, Gy.Jalsovszky, G.Keresztury (Eds.). Proc. XVIII Int. Conf. on Raman Spectroscopy, 25-30 Aug. 2002, Budapest, Hungary. J. Wiley & Sons, Ltd., Chichester, 2002. - P. 873-874.

7. Kamnev A.A., Kovacs K., Shchelochkov A.G., Kuzmann E., Vertes A. Interaction of natural and synthetic auxins with iron(III) in aqueous solutions: complexation and redox transformations // In: M.A. Cser et al. (Eds.). Metal Ions in Biology and Medicine, Vol. 8. John Libbey Eurotext, Paris, 2004. - P. 51-54.

8. Kovacs К., Kamnev A.A., Shchelochkov A.G., Kuzmann E., Medzihradszky-Schweiger H., Mink J., Vertes A. Mossbauer spectroscopic evidence for iron(III) complexation and reduction in acidic aqueous solutions of indole-3-butyric acid//J. Radioanal. Nucl. Chem. -2004.-V. 262, No. 1. - P. 151-156.

Тезисы докладов

1. A.A.Kamnev, A.G.Shchelochkov, Yu.D.Perfiliev. Vibrational, !HNMRand Mossbauer spectroscopic characterization of indole-3-acetic acid complexa-tion with iron // XXV Eur. Congress on Molecular Spectroscopy, Coimbra, Portugal, Aug. 27 - Sept. 1, 2000. Book of Abstracts. - P. 209.

2. Щелочков А.Г. Физико-химическая характеристика координации антра-ниловой кислоты с железом(Ш) // Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии. Тез. докл. III Всеросс. конф. молодых ученых, Саратов, 3—5 сент. 2001 г. - С. 70.

3. Щелочков А.Г. Использование ядерно-резонансных методов для изучения структурных особенностей биокомплексов // Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой. Матер. Первой регион, конф. мол. ученых, Саратов, 26-27 марта 2002 г. Саратов: Изд. Сарат. ун-та, 2002.-С. 60-61.

4. Shchelochkov A.G., Kamnev А.А. Vibrational and NMR spectroscopic studies of iron complexes with some indole derivatives // 7th Int. Symp. on Metal Ions in Biology and Medicine, St.-Petersburg, Russia, 5-9 May 2002. Abstracts / Микроэлементы в медицине. - 2002. - Т. 3, № 2. - С. 9-10.

5. Kamnev A.A., Kovacs К., Shchelochkov A.G., Kuzmann Е., Vertes A. Interaction of natural and synthetic auxins with iron(III) in aqueous solutions: complexation and redox transformations // 8lh Int. Symp. on Metal Ions in Biology and Medicine, Budapest, Hungary, 18-23 May 2004. Book of Abstracts. - P.34.

Благодарноеin

Автор приносит глубокую благодарность за постоянную поддержку, внимание, ценные советы, консультации и помощь в проведении расчетов и экспериментальных измерений, в оформлении результатов работы и просто за доверие, доброту, отзывчивость, а также за взаимопонимание своему научному руководителю — в.н.с. лаборатории биохимии растительно-бактериальных симбиозов (ЛБРБС) ИБФРМРАН д.х.н. A.A. Камневу.

Автор благодарит также сотрудников ЛБРБС ИБФРМ РАН, и в первую очередь зав. лабораторией д.б.н. Л.П. Антонюк, за ценные обсуждения, доброжелательность и поддержку.

Отдельную признательность хочется выразить заведующей кафедрой органической и биоорганической химии СГУ им. Н.Г. Чернышевского (Саратов), профессору, д.х.н. А.П. Кривенько за ценные научные консультации и всевозможную помощь при подготовке данной работы.

Также хочется выразить благодарность за многолетнее сотрудничество, помощь в проведении расчетов, ценные методические рекомендации доценту кафедры органической и биоорганической химии СГУ им. Н.Г. Чернышевского к.х.н. А.Г. Голикову, аспиранту кафедры общей и неорганической химии СГУ им. Н.Г. Чернышевского П.Г. Никонорову.

Автор признателен эксперту ЭКЦ ГУ ГУВД Саратовской области ст. лейтенанту милиции Д.В. Кайргалиеву за предоставление возможности проводить экспериментальные измерения в его лаборатории.

Чувство особой признательности за искреннее внимание и гостеприимство хочется выразить коллегам из других городов, так или иначе принимавшим участие в экспериментальной работе и/или обсуждениях — профессору, д.х.н. Ю.Д. Перфильеву, заведующему лабораторией ядерно-химических методов МГУ им. М.В. Ломоносова (Москва), и доценту, к.х.н. Л.А. Куликову; сотрудникам отдела ядерной химии Университета им. Л. Di веша (Будапешт, Венгрия) - академику Венгерской АН, профессору А. Вертешу и профессору Э. Кузманну, которому автор признателен в том числе за восхитительную культурную программу, организованную в выходные дни в течение рабочего визита в Будапешт в 2002 г. Автор благодарен также К. Ковач, студентке химического факультета Университета им. Л. Этвеша, за участие в экспериментальных исследованиях железосодержащих растворов методом спектроскопии ЯГР.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Как отмечалось во введении и литературном обзоре, вопросам химических превращений фитогормонов (ауксинов) индольного ряда — в отличие от ферментативных, подробно изучавшихся в течение последних лет, -уделялось мало внимания. Тем не менее, эти превращения имеют существенное значение не только для химии индольных производных, но и в целом для реальных биологических, экологических и биогеохимических систем (ассоциативные растительно-микробные взаимодействия в ризосфере; процессы, протекающие в почве с участием ионов металлов), что определяется широко распространенной способностью почвенных микроорганизмов синтезировать и выделять ауксины в окружающую среду. В связи с этим задачами настоящей работы предусматривалось выяснение ряда физико-химических и структурных аспектов комплексообразования ауксина и его химической (неферментативной) окислительной деструкции в присутствии соединений одного из самых распространенных в природе и биологически важных металлов - железа в форме Ре111.

В процессе работы впервые был выделен и детально исследован комплекс индолил-3-уксусной кислоты (ИУК) с железом(Ш). С помощью элементного микроанализа охарактеризован его состав (РеЬз, где Ь - индолил-3-ацетат); показаны особенности координационной структуры, подтвержденные совокупностью данных ряда независимых современных физико-химических методов (ДТА/ТГ, электронная и колебательная спектроскопия, спектроскопия ЯМР *Н и ЯГР). В частности, на основании анализа полученных экспериментальных результатов с привлечением литературных данных найдено, что координация железа(Ш) с ИУК осуществляется как с атомом кислорода карбоксильной группы, так и с сопряженной системой тс-элек тронов пиррольного фрагмента.

Полученные в настоящей работе данные об образовании ^-комплекса ИУК свидетельствуют о существенном влиянии катиона железа(Ш) на структуру, а также на распределение плотности тс-электронной системы ароматического фрагмента молекулы ИУК при координации. Ошетим, что подобною типа координация, затрагивающая электронную структуру более активного в химическом отношении пиррольного фрагмента, может влиять как на химические свойства ИУК и ее реакционную способность, так и на биохимические превращения, например, при ферментативной окислительной деструкции с образованием тройного комплекса перокси-даза-ИУК-кислород с ключевой стадией, включающей переход формы фермента {Fe3+} в форму {Fe21"} (Gazaryan et al, 1996), а также на ее физиологическое поведение: ИУК-зависимый трансмембранный ионный транспорт (Jones et al., 1992; Becker & Hedrich, 2002), ауксиновую активность (Wenmian et al., 1998) и пр. Следует также отметить, что предполагаемая конформация лиганда в полученном комплексе, включающая расположение карбоксильной группы иод углом к плоскости индольного фрагмента, полностью отвечает конформации молекулы ауксина в ее комплексе с ауксинсвязывающим белком растений, содержащим в "активном центре" ион металла (White & Napier, 2001; Woo et al., 2002; Antolic et al, 2003) — комплексе, образование которого "включает" множественные физиологические отклики растения, индуцируемые ауксином.

Несмотря на то, что "центральную" роль в данной работе играла именно ИУК и продукты ее химических превращений, интересные в сравнительном плане результаты получены для структурных аналогов ИУК -ИПК и ИМК. Наряду с определенной аналогией в редокс-превращениях этих кислот в присутствии железа(Ш) в слабокислых растворах, приводящих к накоплению железа(И) в виде аквокомплексов, в структуре выделенных и охарактеризованных комплексов ИУК и ИМК показаны существенные различия, связанные с изменением координационных "возможностей" молекулы в целом при увеличении длины боковой цепи. В частности, показано образование биядерного комплекса железа(Ш) с ИМК с уча- е стием дополнительно координированных гидроксо-групп; при этом координация карбоксильной группы ИМК, в отличие от ИУК в комплексе с Fe111, соотвегсгвует ее бидентатной координации в обычных карбоксилат-ных комплексах. Таким образом, длина боковой цепи в ИУК является оптимальной не только для проявления ее уникальных физиологических свойств, но и для образования комплекса хелатоподобной структуры.

1. Белимов A.A., Кунакова A.M., Груздева Е.В. Влияние pH почвы на взаимодействие ассоциативных бактерий с ячменем // Микробиология. -1998. Т. 67, № 4. - С. 561-568.

2. Беллами JI. Инфракрасные спектры сложных молекул. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963. - 591 с.

3. Бранд Дж., Эглинтон Г. Применение спектроскопии в органической химии. -М.: Мир, 1967.-280 с.

4. Браун Д., Флойд А., Сейнсбери К. Спектроскопия органических веществ. -М.: Мир, 1992.-300 с.

5. Бурдь В.Н., Бантлеон Р., ван Пе К.-Х. Окисление индола и его производных гем-независимыми хлорпероксидазами // Прикл. биохимия и микробиология. 2001. - Т. 37, № 3. - С. 285-288.

6. Бурков К.А. Гидролитическая полимеризация ионов металлов в растворах // Термодинамика и структура гидроксокомплексов в растворах. Материалы III Всесоюзн. совещ. Ленинград: Изд-во ЛГУ, 1983. - С. 18-35.

7. Бхакка Н., Уильяме Д. Применение ЯМР в органической химии. Примеры из химии стероидов. М.: Мир, 1966. - 243 с.

8. Вертеш А., Надь Д. (ред.). Мессбауэровская спектроскопия замороженных растворов / Пер. с англ. под ред. Перфильева Ю.Д. М.: Мир, 1998. -398 с.

9. Вилков Л.В., Пентин Ю.А. Физические методы исследования в химии. Структурные методы и оптическая спектроскопия. М.: Высш. школа, 1987.-368 с.

10. Гамбург К.З. Фитогормоны и клетки. М.: Мир, 1970. - 104 с.

11. Гольданский В.И., Крижанский Л.Н., Храпов В.В. (ред.). Химические применения мессбауэровской спектроскопии. М.: Мир, 1970.

12. Губин С.П., Волькенау H.A., Макарова Л.Г., Юрьева Л.П. Методы элемен-тоорганической химии. 7г-Комплексы переходных металлов с диенами, аренами; соединения с сг-связью М-С. М.: Наука, 1976. - 411 с.

13. Дарвин Ч. Способность к движению у растений. Соч., т. 8. М.-Л.: ИЛ, 1941.-С. 161-517.

14. Дамаскин Б.Б., Петрий O.A. Введение в электрохимическую кинетику. -М.: Высш. школа, 1975. С. 222.

15. Девис Д., Джиованелли Д., Рис Т. Биохимия растений / Пер. с англ. под ред. B.JI. Кретовича. М.: Мир, 1966.

16. Жунке А. Ядерный магнитный резонанс в органической химии. М.: Мир, 1974.- 175 с.

17. Иванов А.Ю., Гаврюшкин A.B., Сиунова Т.В., Хасанова Л.А., Хасанова З.М. Исследование устойчивости некоторых штаммов Pseudomonas к тяжелым металлам // Микробиология. 1999. - Т. 68. - С. 366-374.

18. Ионин Б.И., Ершов Б.А. ЯМР-спектроскопия в органической химии / Под ред. ЛиппмааЭ.Г. -JL: Химия, 1967. -328 с.

19. Иоффе Б.В., Костиков P.P., Разин В.В. Физические методы определения строения органических молекул. Л.: Изд-во ЛГУ, 1976. - 344 с.

20. Казицина Л.А., Куплетская Н.Б. Применение УФ-, ИК- и ЯМР-спектро-скопии в органической химии. М.: Высш. школа, 1971. - 264 с.

21. Камнев A.A. О возможности восстановительной солюбилизации железами) некоторыми продуктами жизнедеятельности растений и микроорганизмов как альтернативы выделению сидерофоров // Докл. РАН. -1998. Т. 359, № 5. - С. 691 -694.

22. Камнев A.A., Перфильев Ю.Д. Физико-химические и экологические аспекты взаимодействия индолил-3-уксусной кислоты с железом(Ш) // Вестн. Моск. ун-та. Сер. 2. Хим. - 2000 - Т. 41, № 3. - С. 205-210.

23. Кацы Е.И. Молекулярно-генетические аспекты, влияющие на ассоциативное взаимодействие почвенных бактерий с растениями. Саратов: Изд-во Сарат. гос. ун-та, 2003. - 172 с.

24. Кацы Е.И. Участие ауксинов в регуляции экспрессии генов бактерий и растений // Генетика. 1997. - Т. 33, № 5. - С. 565-576.

25. Кожина Л.Ф., Захарова Т.В., Макушева Г.Н. Химия комплексных соединений. Саратов: Изд-во СГУ, 1998. - С. 41-43.

26. Кретович В.Л. Биохимия растений: учебник для биологических факультетов вузов. -М.: Высш. школа, 1980. С. 331-332.

27. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1966. - 412 с.

28. Нонхибел Д., Теддер Дж., Уолтон Дж. Радикалы. М.: Мир, 1982. - 266 с.

29. Панкратов А.Н., Остроумов И.Г. Установление строения молекул физическими методами. Саратов: Изд-во СГУ, 1995. — 132 с.

30. Полевой В.В. Фитогормоны. Л.: Изд-во ЛГУ, 1982. - 249 с.

31. Раудсепп Р., Арро И. Мессбауэровские спектры некоторых комплексов аминокислота-железо // Изв. АН ЭстССР. Физ., мат. 1972. - Т. 21, № 2.-С. 187-192.

32. Рахманинова А.Б., Хавкин Э.Е., Ягужинский Л.С. Построение модели рецептора ауксинов // Биохимия. 1978. - Т. 43, № 5. - С. 806-823.

33. Роберте Дж. Введение в анализ спектров ЯМР высокого разрешения (спин-спиновое взаимодействие). М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1963. - 125 с.

34. Садыгов С.Т., Акбулут М., Ахмедов В. Роль Са2+ в передаче стрессовых сигналов у проростков пшеницы // Биохимия. 2002. - Т. 67, № 4. - С. 587-594.

35. Сильверстейн Р., Басслер Г., Моррил Т. Спектроскопическая идентификация органических соединений. М.: Мир, 1977. - 590 с.

36. Уоринг Ф., Филлипс И. Рост растений и дифференцировка. М.: Мир, 1984.-512 с.

37. Федоров Л.А. ЛМР органических реагентов и их комплексов с ионами металлов. М.: Наука, 1987. - 296 с.

38. Antolic S., Dolusic Е., Kozic Е.К., Kojic-Prodic В., Magnus V., Ramek M., Tomic S. Auxin activity and molecular structure of 2-alkylindole-3-acetic acids // Plant Growth Regul. 2003. - V. 39. - P. 235-252.

39. Antolic S., Kojic-Prodic В., Tomic S., Nigovic В., Magnus V., Cohen J.D. Structural studies on monofluorinated derivatives of the phytohormone in-dole-3-acetic acid (auxin) // Acta Crystallogr. B, Structural Science. 1996. -V. B52 (Part 4).-P. 651-661.

40. Antolic S., Kveder M., Klaic В., Magnus V., Kojic-Prodic B. Recognition of the folded conformation of plant hormone (auxin, IAA) conjugates with glutamic and aspartic acids and their amides // J. Mol. Struct. 2001. - V. 560, No. 1-3.-P. 223-237.

41. Benfey P.N. Auxin action: slogging out of the swamp // Curr. Biol. 2002. - V. 12. - R389-R390.

42. Brandenburg K., Funari S.S., Koch M.H.J., Seydel U. Investigation into the acyl chain packing of endotoxins and phospholipids under near physiological conditions by WAXS and FTIR spectroscopy // J. Struct. Biol. 1999. - V. 128.-P. 175-186.

43. Brandenburg K., Seydel U. Infrared spectroscopy of glycolipids // Chem. Phys. Lipids. 1998. - V. 96. - P. 23-40.

44. Braun V. Avoidance of iron toxicity through regulation of bacterial iron transport // Biol. Chem. 1997. - V. 378. - P. 779-786.

45. Candeias L.P., Wardman P., Mason R.P. The reaction of oxygen with radicals from oxidation of tryptophan and indole-3-acetic acid // Biophys. Chem. -1997. V. 67.-P. 229-237.

46. Candeias L.P., Folkes L.K., Dennis M.F., Patel K.B., Everett S.A., Stratford M.R.L., Wardman P. Free-radical intermediates and stable products in the oxidation of indole-3-acetic acid // J. Phys. Chem. 1994. - V. 98. - P. 10131-10137.

47. Cariati F., Erre L., Micera G., Panzanelli A., Piu P. Metal complexes of indolecarboxylic acids // Inorg. Chim. Acta. 1983. - V. 79. - P. 222.

48. Cohen D., Ginzburg B.-Z., Heitner-Wirguin C. Metal-chelating properties of plant-growth substances // Nature. 1958. - V. 181, No. 4610. - P. 686687.

49. Cooke T.J., Poli D.B., Sztein A.E., Cohen J.D. Evolutionary patterns in auxin action// Plant Mol. Biol. 2002. - V. 49, No. 3-4. - P. 319-338.

50. Cornell R.M., Schneider W. Formation of goethite from ferrihydrite at physiological pH under the influence of cysteine // Polyhedron. 1989. - V. 8. - P. 149-155.

51. Darwin C, Darwin G. The Power of Movement in Plants. New York, USA: Appleton-Century Inc., 1880.

52. Desai N.A., Shankar V. Single-strand-specific nucleases // FEMS Microbiol. Rev. 2003. - V. 26. - P. 457-491.

53. Dharmasiri S., Estelle M. The role of regulated protein degradation in auxin response // Plant Mol. Biol. 2002. - V. 49. - P. 401 -409.

54. Dinsel D.L., Sweet T.R. Separation and determination of iron(il) and iron(ill) with anthranilic acid using solvent extraction and spectrophotometry // Anal. Chem. 1963. - V. 35, No. 13. - P. 2077-2081.

55. Dobereiner J., Pedrosa F.O. Nitrogen-fixing Bacteria in Nonleguminous Crop Plants. Springer: Berlin, 1987. - 155 pp.

56. Dunford H.B. Heme Peroxidases. New York: Wiley-VCH, 1999.

57. Emanuel R.V., Randall E.W. Investigations of the effect of electronic distribution and magnetic anisotropy on the proton magnetic resonance spectra of substituted benzenechromium tricarbonyl complexes // J. Chem. Soc. A. -1969.-P. 3002-3007.

58. Faraldo-Gomez J.D., Sansom M.S.P. Acquisition of siderophores in Gramnegative bacteria // Nature Reviews Mol. Cell Biol. 2003. - V. 4, No. 2. -P. 105-116.

59. Feckler C., Muster G., Feser W., Romer A., Palme K. Mass spectrometric analysis reveals a cysteine bridge between residues 2 and 61 of the auxin-binding protein 1 from Zea mays L. // FEBS Lett. 2001. - V. 509. - P. 446-450.

60. Folkes L.K., Dennis M.F., Stratford M.R.L., Candeias L.P., Wardman P. Per-oxidase-catalysed effects of indole-3-acetic acid and analogs on lipid membranes, DNA and mammalian cells in vitro II Biochem. Pharmacol. 1999. - V. 57.-P. 375-382.

61. Folkes L.K., Greco O., Dachs G.U., Stratford M.R.L., Wardman P. 5-Fluoroin-dole-3-acetic acid: a prodrug activated by a peroxidase with potential for use in targeted cancer therapy // Biochem. Pharmacol. 2002. - V. 63. - P. 265272.

62. Folkes L.K., Wardman P. Oxidative activation of indole-3-acetic acids to cytotoxic species a potential new role for plant auxins in cancer therapy // Biochem. Pharmacol.-2001.-V. 61. - P. 129-136.

63. Frankenberger W.T., Jr., Arshad M. Phytohormones in Soil. Microbial Production and Function. -N.Y.: Marcel Dekker, 1995. 520 pp.

64. Friml J. Auxin transport shaping the plant // Curr. Opin. Plant Biol. — 2003. -V. 6, No. l.-P. 7-12.

65. Friml J., Wisniewska J., Benkova E., Mendgen K., Palme K. Lateral relocation of auxin efflux regulator P1N3 mediates tropism in Arabidopsis II Nature.2002.-V. 415.-P. 806-809.

66. Fu X., Harberd N.P. Auxin promotes Arabidopsis root growth by modulating gibberellin response // Nature. 2003. - V. 421. - P. 740-743.

67. Gazaryan I.G., Chubar T.A., Mareeva E.A., Lagrimini L.M., Van Huystee R.B., Thorneley R.N.F. Aerobic oxidation of indole-3-acetic acid catalysed by anionic and cationic peanut peroxidase // Phytochemistry. 1999. - V. 51. -P. 175-186.

68. Gazaryan I.G., Lagrimini L.M. Anaerobic stopped-flow studies of indole-3-acetic acid oxidation by dioxygen catalysed by horseradish C and anionic tobacco peroxidase at neutral pH: catalase effect // Biophys. Chem. 1998. -V. 72.-P. 231-237.

69. Gazaryan I.G., Lagrimini L.M. Tobacco anionic peroxidase overexpressed in transgenic plants: aerobic oxidation of indole-3-acetic acid // Phytochemistry. 1996. - V. 42, No. 5. - P. 1271-1278.

70. Glick B.R. The enhancement of plant growth by free-living bacteria // Can. J. Microbiol. 1995.- V. 4l.-P. 109-117.

71. Grdadolnik J., Hadzi D. FT infrared and Raman investigation of saccharide-phosphatidylcholine interactions using novel structure probes // Spectro-chim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc. 1998. - V. 54A. - P. 1989-2000.

72. Greco O., Marples B., Dachs G.U., Williams K.J., Patterson A.V., Scott S.D., Hsieh J.T. Novel chimeric gene promoters responsive to hypoxia and ionizing radiation // Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations.2003.-V. 21, No. 4. P. 314.

73. Haagan-Smit A.J., Leach W.D., Bergren W.R. The estimation, isolation and identification of auxins in plant tissues // Amer. J. Bot. 1942. - V. 29. - P. 500-506.

74. Hinman R.L., Lang J. Peroxidase-catalyzed oxidation of indole-3-acetic acid //

75. Jones G.P., Starr R.K., Paleg L.G. Promotion of cation transport across phospholipid vesicular membranes by the plant hormone indole-3-acetic acid as studied by 'H-NMR// Biochim. Biophys. Acta. Biomembranes. - 1985. -V. 812, No. l.-P. 77-83.

76. Kaethner J.M. Conformational change theory for auxin structure-activity relationship // Nature. 1977. - V. 267. - P. 19-23.

77. Kamnev A.A., Kuzmann E. Mossbauer spectroscopic evidence for the reduction of iron(lll) by anthranilic acid in aqueous solution // Polyhedron. 1997. -V. 16, No. 19.-P. 3353-3356.

78. Kamnev A. A., Kuzmann E. Mossbauer spectroscopic study of the interaction of indole-3-acetic acid with iron(III) in aqueous solution // Biochem. Mol. Biol. Int. 1997a. - V. 41, No. 3. - P. 575-581.

79. Kamnev A.A., Kuzmann E., Perfiliev Yu.D., Vanko Gy., Vertes A. Mossbauer and FTIR spectroscopic studies of iron anthranilates: coordination, structure and some ecological aspects of iron complexation // J. Mol. Struct. 1999. -V. 482-483.-P. 703-711.

80. Karbownik M., Gitto E., Lewinski A., Reiter R.J. Relative efficacies of indole antioxidants in reducing autoxidation and iron-induced lipid peroxidation in hamster testes // J. Cell. Biochem. 2001. - V. 81, No. 4. - P. 693-699.

81. Katekar G.F. Auxins: on the nature of the receptor site and molecular requirements for auxin activity // Phytochemistry. 1979. - V. 18. - P. 223-233.

82. Kawano T. Possible use of indole-3-acetic acid and its antagonist tryptophan betaine in controlled killing of horseradish peroxidase-labeled human cells // Medical Hypotheses. 2003. - V. 60, No. 5. - P. 664-666.

83. Kawano T., Kawano N., Hosoya H., Lapeyrie F. Fungal auxin antagonist hy-paphorine competitively inhibits indole-3-acetic acid-dependent superoxide generation by horseradish peroxidase // Biochem. Biophys. Res. Commun. -2001.-V. 288.-P. 546-551.

84. Kim J.H., Kim W.T., Kang B.G. IAA and N(6)-benzyladenine inhibit ethylene-regulated expression of ACC oxidase and ACC synthase genes in mungbean hypocotyls//Plant & Cell Physiol. 2001. - V. 42, No. 10.-P. 1056-1061.

85. Kirchhof G., Schloter M., ABmus B., Hartmann A. Molecular microbial ecology approaches applied to diazotrophs associated with non-legumes // Soil Biol. Biochem. 1997. - V. 29. - P. 853-862.

86. Kleifeld O., Frenkel A., Martin J.M.L., Sagi I. Active site electronic structure and dynamics during metalloenzyme catalysis // Nature Struct. Biol. 2003. -V. 10, No. 2.-P. 98-103.

87. Klots T.D., Collier W.B. Heteroatom derivatives of indene. Part 3. Vibrational spectra of benzoxazole, benzofuran, and indole // Spectrochim. Acta. 1995. -V. A51.-P. 1291-1316.

88. Kobayashi S., Sugioka K., Nakano H., Nakano M., Tero-Kubota S. Analysis of the stable end products and intermediates of oxidative decarboxylation of indole-3-acetic acid by horseradish peroxidase // Biochemistry (USA). -1984.-V. 23.-P. 4589-4597.

89. Kochi J.K. (Ed.) Free Radicals. Vol. I. New York: Wiley, 1973. - P. 651-660.

90. Kojic-Prodic B., Magnus V., Antolic S., Tomic S., Salopek-Sondi B. Structure/activity correlations for auxins // Acta Bot. Croat. 1999. - V. 58. - P. 27-37.

91. Konhauser K.O. Bacterial iron biomineralisation in nature // FEMS Microbiol. Rev. 1997. - V. 20, No. 3-4. - P. 315-326.

92. MacDonald S.M., Roscoe S.G. Electrochemical oxidation reactions of tyrosine, tryptophan and related dipeptides // Electrochim. Acta. 1997. — V. 42, No. 8.-P. 1189-1200.

93. Martinez Noel G.M.A., Madrid E.A., Bottini R., Lamattina L. Indole acetic acid attenuates disease severity in potato-Phytophthora infestans interaction and inhibits the pathogen growth in vitro // Plant Physiol. Biochem. 2001. - V. 39.-P. 815-823.

94. Marumo S. Auxins // Chemistry of Plant Hormones / Ed. by Takahashi N. -Boca Raton, Flo., U.S.A.: CRC Press, Inc., 1986. Chap. 2. - P. 9-56.

95. Masui H. Metalloaromaticity // Coord. Chem. Rev. 2001. - V. 219-221. - P. 957-992.

96. McCullough W.G., Piligian J.T., Daniel I.J. Enzymatic decarboxylation of the aminobenzoates // J. Amer. Chem. Soc. 1957. - V. 79. - P. 628-630.

97. Misso N.L.A., Jones G.P., Paleg L.G. Effects of phospholipid oxidation on the indole-3-acetic-acid-facilitated transport of Pr3+ ions into phosphatidylcholine vesicles // Biochim. Biophys. Acta. Biomembranes. - 1986. - V. 861, No. l.-P. 1-8.

98. Mordukhova E.A., Sokolov S.L., Kochetkov V.V., Kosheleva I.A., Zelenkova N.F., Boronin A.M. Involvement of naphthalene dioxygenase in indole-3-acetic acid biosynthesis by Pseudomonas putida IIFEMS Microbiol. Lett. -2000.-V. 190.-P. 279-285.

99. Nan C.G., Feng Z.Z., Li W.X., Ping D.J., Qin C.H. Electrochemical behavior of tryptophan and its derivatives at a glassy carbon electrode modified with hemin // Anal. Chim. Acta. 2002. - V. 452. - P. 245-254.

100. Napier R.M. Towards an understanding of ABP1 // J. Exp. Botany. 1995. - V. 46.-P. 1787-1795.

101. Napier R.M., David K.M., Perrot-Rechenmann C. A short history of auxin-binding proteins // Plant Mol. Biol. 2002. - V. 49, No. 3-4. - P. 339-348.

102. Nigovic B., Kojic-Prodic B., Antolic S., Tomic S., Puntarec V., Cohen J.D. Structural studies on monohalogenated derivatives of the phytohormone in-dole-3-acetic acid (auxin) // Acta Crystallogr. B, Structural Science. 1996. - V.B52.-P. 332-343.

103. Oshtrakh M.I. Mössbauer spectroscopy of iron-containing biomolecules and model compounds in biomedical research // J. Mol. Struct. 1999. - V. 480-481.-P. 109-120.

104. Paäl A. Über Phototropische Reizleitung // Jahrbuch für Wissenschaften Botanik. 1919. - B. 58. - S. 406-458.

105. Patriquin D.G., Dobereiner J., Jain D.K. Sites and processes of association between diazotrophs and grasses // Can. J. Microbiol. 1983. V. 29. - P. 900915.

106. Patten C.L., Glick B.R. Bacterial biosynthesis of indole-3-acetic acid // Can. J. Microbiol. 1996. - V. 42, No. 3. - P. 207-220.

107. Patten C.L., Glick B.R. Role of Pseudomonas patida indoleacetic acid in development of the host plant root system // Appl. Environ. Microbiol. -2002. V. 68, No. 8. - P. 3795-3801.

108. Pedras M.S.C., Montaut S. Probing crucial metabolic pathways in fungal pathogens of crucifers: biotransformation of indole-3-acetaldoxime, 4-hydroxy-phenylacetaldoxime, and their metabolites // Bioorg. Med. Chem. 2003. -V. 11, No. 14.-P. 3115-3120.

109. Penner-Hahn J.E. Snapshots of transition states? // Nature Struct. Biol. 2003. -V. 10, No. 2.-P. 75-77.

110. Pierre J.L., Fontecave M. Iron and activated oxygen species in biology: the basic chemistry //BioMetals.- 1999.- V. 12.-P. 195-199.

111. Plieth C., Trewavas A.J. Reorientation of seedlings in the earth's gravitational field induces cytosolic calcium transients // Plant Physiol. 2002. - V. 129, No. 2. - P. 786-796.

112. Poeggeler B., Pappolla M.A., Hardeland R., Rassoulpour A., Hodgkins P.S., Guidetti P., Schwarcz R. Indole-3-propionate: a potent hydroxyl radical scavenger in rat brain // Brain Research. 1999. - V. 815, No. 2. - P. 382388.

113. Prikryl Z., Vancura V., Wurst M. Auxin formation by rhizospheric bacteria as a factor of root growth //Biol. Plant. 1985.-V. 27. - P. 159-163.

114. Prinsen E., Costacurta A., Michiels K., Vanderleyden J., Van Onckelen H. Azospirillum brasilense indole-3-acetic acid biosynthesis: evidence for a non-tryptophan dependent pathway // Mol. Plant-Microbe Interact. 1993. -V. 6.-P. 609-615.

115. Rapparini F., Tam Y.Y., Cohen J.D., Slovin J.P. Indole-3-acetic acid metabolism in Lemna gibba undergoes dynamic changes in response to growth temperature // Plant Physiol. 2002. - V. 128, No. 4. - P. 1410-1416.

116. Recaldin D.A., Heath O.V.S. Chelation or complex-formation by indoleacetic acid in vitro II Nature. 1958. - V. 182, No. 4634. - P. 539-540.

117. Reinhardt D., Pesce E.-R., Stieger P., Mandel T., Baltensperger K., Bennett M., Traas J., Friml J., Kuhlemeier C. Regulation of phyllotaxis by polar auxin transport // Nature. 2003. - V. 426. - P. 255-260.

118. Rioux C.R., Jordan D.C., Rattray J.B.M. Iron requirement of Rhizobium legumi-nosarum and secretion of anthranilic acid during growth on an iron-deficient medium // Arch. Biochem. Biophys. 1986. - V. 248, No. 1. - P. 175-182.

119. Rose J., Manceau A., Masion A., Bottero J.-Y. Structure and mechanism of formation of Fe00H(N03) oligomers in the early stages of hydrolysis // Langmuir. 1997. - V. 13, No. 12. - P. 3240-3246.

120. Sahal R., Kushwaha S.S., Chaudhary A.K. Complexation of some plant auxins with metal ions of biological interest // J. Indian Chem. Soc. 1980. - V. 57.-P. 844-847.

121. Salisbury F.B., Ross C.W. Plant Physiology. Wadsworth Publ. Comp.: Belmont (CA, USA), 1978. -2nd Edn. (Uht. no: Von Sengbusch P. Auxins // URL: http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/e31/3 lb.htm).

122. Sarwar M., Kremer R.J. Enhanced suppression of plant growth through production of L-tryptophan-derived compounds by deleterious rhizobacteria // Plant & Soil. 1995. - V. 172, No. 2. - P. 261-269.

123. Savitsky P.A., Gazaryan I.G., Tishkov V.I., Lagrimini L.M., Ruzgas T., Gorton L. Oxidation of indole-3-acetic acid by dioxygen catalysed by plant peroxidases: specificity for the enzyme structure // Biochem. J. — 1999. — V. 340. -P. 579-583.

124. Scherer G.F.E. Secondary messengers and phospholipase A2 in auxin signal transduction // Plant Mol. Biol. 2002. - V. 49, No. 3-4. - P. 357-372.

125. Shimada A., Takeuchi S., Nakajima A., Tanaka S., Kawano T., Kimura Y. Phototoxicity of indole-3-acetic acid produced by the fungus, Pythium apha-nidermatum // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2000. - V. 64. - P. 187-189.

126. Sigel A., Sigel H. (Eds.). Metal Ions in Biological Systems. Vol. 35. Iron Transport and Storage in Microorganisms, Plants, and Animals. - N.Y.: Marcel Dekker, 1998. - 824 pp.

127. Socrates G. Infrared and Raman Characteristic Group Frequencies. — Chichester: Wiley, 2001.-P. 1-49.

128. Solanki A.K., Bhandari A.M. Indole-3-acetates and indole-3-butyrates of lanthanides //J. Inorg. Nucl. Chem. 1979. - V. 41. - P. 1311-1314.

129. Steenhoudt O., Vanderleyden J. Azospir ilium, a free-living nitrogen-fixing bacterium closely associated with grasses: genetic, biochemical and ecological aspects // FEMS Microbiol. Rev. 2000. - V. 24. - P. 487-506.

130. Sylva R.N. The hydrolysis of iron(III) // Rev. Pure Appl. Chem. 1972. - V. 22, Dec.-P. 115-132.

131. Thuler D.S., Floh E.I.S., Handro W., Barbosa H.R. Plant growth regulators and amino acids released by Azospirillum sp. in chemically defined media // Lett. Appl. Microbiol. 2003. - V. 37. - P. 174-178.

132. Timpte C. Auxin binding protein: curiouser and curiouser // Trends Plant Sci. -2001. V. 6, No. 12. - P. 586-590.

133. Tiwari S.B., Wang X.J., Hagen G., Guilfoyle T.J. Aux/IAA proteins are active repressors, and their stability and activity are modulated by auxin // Plant Cell.-2001.-V. 13.-P. 2809-2822.

134. Tomic S., Gabdoulline R.R., Kojic-Prodic B., Wade R. Classification of auxin plant hormones by interaction property similarity indices // J. Computer-Aided Mol. Design. 1998. - V. 12. - P. 63-79.

135. Tsuji J., Jackson E.P., Gage D.A., Hammerschmidt R., Sommerville S.C. Phy-toalexin accumulation in Arabidopsis thaliana during the hypersensitive reaction to Pseudomonas syringae pv. syringae II Plant Physiol. — 1992. — V. 98.-P. 1304-1309.

136. Ulman A. (Ed.). Organic Thin Films and Surfaces: Directions for the Nineties. -Vol. 20. San Diego, CA: Acad. Press, 1995. - P. 41.

137. Ulmasov T., Hagen G., Guilfoyle T.J. Activation and repression of transcription by auxin-response factors // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 1999. - V. 96. -P. 5844-5849.

138. Vande Broek A., Vanderleyden J. Genetics of the Azospirillum-plant root association. Review I I Crit. Rev. Plant Sei. - 1995. - V. 14, No. 5. - P. 445466.

139. Venis M., Napier R.M. Auxin receptors and auxin binding proteins // Crit. Rev. Plant Sei. 1995. -V. 14. - P. 27-47.

140. Vertes A., Korecz L., Burger K. Mössbauer Spectroscopy. Studies in Physical and Theoretical Chemistry, Vol. 5. Elsevier: Amsterdam, 1979. - 432 pp.

141. Vertes A., Parak F. A study of the relationship between the spin relaxation and certain chemical properties of paramagnetic iron(III) salt solutions by Mössbauer spectroscopy // J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1971. - P. 2062-2068.

142. Vogler H., Kuhlemeier C. Simple hormones but complex signalling // Curr. Opin. Plant Biol. 2003. - V. 6. - P. 51-56.

143. Von Uexkull H.R., Mutert E. Global extent, development and economic impact of acid soils// Plant & Soil. 1995,- V. 171, No. l.-P. 1-15.

144. Walz A., Park S., Slovin J.P., Ludwig-Müller J., Momonoki Y.S., Cohen J.D. A gene encoding a protein modified by the phytohormone indoleacetic acid // Proc. Natl. Acad. Sei. USA. -2002. V. 99, No. 3. - P. 1718-1723.

145. Warwicker J. Modelling of auxin-binding protein 1 suggests that its C-terminus and auxin could compete for a binding site that incorporates a metal ion and tryptophan residue 44 // Planta. 2001. - V. 212. - P. 343-347.

146. Wenmian H., Jian F., Zhengzhi Z. Effect of auxinhormone lanthanide complexes on the growth of wheat coleoptile // Biol. Trace Elem. Res. 1998. -V. 64, No. 1-3.-P. 27-35.

147. Weyers J.D.B., Paterson N.W. Plant hormones and the control of physiological processes // New Phytologist. 2001. - Vol. 152. - P. 375-407.

148. White P.J., Napier R.M. A structure for binding auxins // Trends Plant Sci. -2001.-V. 6, No. 6.-P. 240.

149. Williams R.J.P. Chemical selection of elements by cells // Coord. Chem. Rev. -2001. V. 216-217. - P. 583-595.

150. Williams R.J.P., Frausto da Silva J.J.R. The distribution of elements in cells // Coord. Chem. Rev. 2000. - V. 200-202. - P. 247-348.

151. Witkop B., Patrick J.B. On the mechanism of oxidation. I. A new type of peroxide rearrangement catalyzed by acid // J. Amer. Chem. Soc. 1951. - V. 73, No. 5.-P. 2196-2200.

152. Witkop B., Patrick J.B. The course and kinetics of the acid-base-catalyzed rearrangements of 11-hydroxytetrahydrocarbazolenine // J. Amer. Chem. Soc. -1951a.-V. 73, No. 5. P. 2188-2195.

153. Woo E.-J., Marshall J., Bauly J., Chen J.-G., Venis M., Napier R.M., Pickersgill R.W. Crystal structure of auxin-binding protein 1 in complex with auxin // EMBO J. 2002. - V. 21, No. 12. - P. 2877-2885.

154. Yamamoto K.T. Happy end in sight after 70 years of controversy // Trends Plant Sci. 2003. - V. 8, No. 8. - P. 359-360.

155. Zakharova E.A., Shcherbakov A.A., Brudnik V.V., Skripko N.G., Bulkhin N.Sh., Ignatov V.V. Biosynthesis of indole-3-acetic acid in Azospirillum brasilense. Insights from quantum chemistry // Eur. J. Biochem. 1999. -V. 259. - P. 572-576.

156. Zenser N., Ellsmore A., Leasure C., Callis J. Auxin modulates the degradation rate of Aux/I A A proteins // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2001. - V. 98, No. 20.-P. 11795-11800.

157. Zweier J.L., Levy A. Electron paramagnetic resonance and Mossbauer studies of metal chelation by adriamycin // Magn. Reson. Chem. 1995. - V. 33 (Special Issue). - P. SI 14-S122.