Фосфоресценция иодаминокислот в растворах и белке тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

^ V Министерство высшего и среднего

спе1ща^|д|0г0 образования республики " узбекистан

самаркандский государственный университет имени а.навои

На правах рукописи

Ходжаев Гайрат

Фосфоресценция иодаминокислот в растворах и белке

Специальность 01.04.05,- оптика

Автореферат . диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Самарканд 1998

Работа выполнена в Самаркандском государственном университете и институте биохимии АН Республики Узбекистан.

Научные руководители - доктор физико-математических

наук профессор Низомов Н., кандидат биологических наук, доцент Янгибаев М.Я.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор С.А.Бахромов

кандидат физико-математических наук, с.н.с. В.И.Попечиц

Ведущая организация: отдел теплофизики АН РУз

*

Защита диссертации состоится «_27_» _ноября_1998 г. в

_1400_ час. на заседании специализированного совета

К.067.04.01 по специальности 01.04.05 (оптика) при Самаркандском государственном университете по адресу: 703004, г. Самарканд, Университетский бульвар, д. 15 в ауд.80 физического факультета. Тел. ученного секретаря 35-01-74

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СамГУ

Автореферат разослан « » 998 г.

Ученый секретарь специализированного совета ,

канд. физ.-мат. наук доц.Захидов У.З.

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Для исследования различных аспектов динамики структуры белков и тестирования кон-формационных изменений в-них усг""но используется метод собственной белковоГг флуоресценции. Данный метод применен и для изучения' основного прпродно-иодированного белка щитовидкой железы - тнреоглобулн-на. Детальное структурно-фу национальное изучение тире-оглобулпна даст ценную информацию о природе пзтологи-чеекчгх состоянии щитовидной "железы, т.к. этот белок отражает некоторые генетические и аутоиммунные тиреоия-ные заболевания. Особую значимость к изучению данной проблемы придает сравнительно высокая доля заболевании щитовидной железы з странах Центральной Азии.

Метод собственной белковой фосфоресценции не получил широкого распространения. Вместе с тем. благодаря большой длительности жизни- трш№пгнь:х состояний фосфореснентиый метод, а принципе, мо;хст быть использован в противоположность флуоресцентному, при изучении медленных структурко-дииамичесхнх процессоз, имеющих значение для осущестзлеш« каталитических, ре- цепторных ¡1 транспортных функций бедхоз. Поэтому, важно оиенить применимость фесфоресцентиого метода для изучения структурных п физико-хнмиче&япс прозрашешш. функционально значимых для тпреоглобудииа.

Шяк4ШШ1М заключалась з изучении фосфоресценции йодсодержащих производных аминокислот, входящих в состав тиреоглобулина, о растворах и балке.

З^зтишштдшшшз:

-3 изучение: связифосфоресцентных спектров со структурой I! динамикой белка Л исследование взаимодействия хромофоров со средой, проявлений неоднородного ушнрения и молекулярных релаксаций спектроскопии трнплетаого СОСТОЯНИЯ

"В экспериментальное изучение переноса энергии между ароматическими аминокислотными остатками тиреог-лсбулина, тушения люмшшецениии собственными н внешними группами белка и его температурная зависимость..

Осио&ныс защищаемые положения: £ установленные закономерности изменения спектров фосфоресценции иодамннокислот в', растворах и тн-реоглооулинс е'зависимости от тгриросы растворителей, температуры и процесса полирования; £ результаты анализа .спектральных особенностей три-плетного состояния, связанные с неоднородным уши-рением спектров • и распределением времён релаксации,

. Е- обнаруженный -триплет-триплетный перенос энергии между трпптофановыми и -нодаминокислотными остатками тиреоглобулина Научная новизна:

¡. .Исследованы влияния природы растворителя I? температуры ка фосфоресценцию подамннокислот.

2. Определены спектральные параметры иодамгшокис-лот в растворе и белке.-

3. Изучены зффект'ы, связанные со статистическим распределением молекул иодаминокнелот по энергии взаимодействия с окружением.

4 Обнаружен трйплет-трпплегсшй перенос энергии между триптофановыми и иодамнкокислотными остатками тпреоглобулика. Практическая ценность:

Полученные результаты дают ценную информацию о гриплетно возбужденных состояниях иодаминокнелот в растворах и белке. Фосфоресценция иодаминокнелот может быть использована для исследования функциональных перестроек в йодсодержащих белках. Кроме того, фосфорес-центный метод может оказаться перспективным при создании экспресс способов диагностики тиреовдных патологий,

I также при скрининге криоконсервированиых эндокринных тканей.

Личный вклад диссертанта - непосредственное вы-толнение экспериментов, обработка, т^ализ и шгтерпрета-

шя результатов, а также участие в обсуждении постановки юдачи и плана проведен ил экспериментов, сбор и анализ тучно-технической литературы.

Научным руководителям принадлежит постановка ¡адачи исследования, общее руководство работы и обсуж-1ение полученных результатов.

Апробация работы - основные результаты диссерта-хионной работы доложены и обсуждены на : Национальной сонференции по молекулярной спектроскопии (Болгар^ш, [989 г.), V Международной конференции по методам и 1рименениям флуоресценции (Берлин, 1997 г.), XXI съезде ю спектроскопии (Москзе^ 1995 г.), Национальной конфе-зенции по молекулярной спектроскопии с международным лгастием (Самарканд 1996 г.), Всесоюзной конференции го спектроскопии биополимеров (Харьков, 1984 г.), Все-ююзном совещании «Люминесцентные методы исследованы з сельском хозяйстве, и перерабатывающей промыт-1енности» (Минск, 1935 г.), Всесоюзном симпозиуме «Био-:ем1шгомииесценцил з медицине и сельском хозяйстве» Ташкент, 1936 г.), Международных конференциж по грис биологии (Харькоз, 1988, 1992 г.), Международной :онференции преподавателей физик» стран Центральной Ьии (Ташкент, 1994 г.), Региональном семинаре «Струк-урно-динамические процессы в неупорядоченных средах» Самарканд, 1992 г.)

По теме опубликовано 12.п2чатиых работ. Структура диссертации включает оглазленне, введение, обор литературы (Глава 1), описание, методики исследований Глава 2), изложение полученных результатов и их. обсуж-еаие (Глазы 3-4), основных выводов и списка цитируемой «тературы. Работа иллюстрирована 36 рисулками, вжлюча--

ет 16 таблиц и изложена на ИЗ страницах машинописного текста.

Основное содержание работ

Во бвсдсшш обосновывается актуальность выбранной темы, цель, основные задачи, научная новизна и практическая ценность диссертационной работы.

Л с рея я глава посвящена обзору литературы по физико-химическим свойствам иодаминокислот. Рассмотрены данные о составе и структуре тиреоглобулина. Значительное внимание уделено рассмотрению влияния среды на спектрально-оптические свойства аминокислот. .

На основе анализа литературных данных сделан вывод, что проведение систематических исследований, посвященных люминесценции иодаминокнелот в растворе и белке является актуальной для дальнейшего развития теории и практики молекулярной спектроскопии.

Во второй главе обоснованы перспективность применяемого фосфоресцентного метода для исследования белков и описана методика эксперимента. Приведены структурные формулы и спектроскопические характеристики объектов исследования, методики измерения и расчёта спектров люминесценции.

Третья глава посвящена изучению фосфоресценции иодаминокислот в растворах, приведены значения параметров фосфоресценции - квантового выхода (В), отношения интексивностей длинноволнового и коротковолнового свечения к=1да/1мр, среднего значения жизни (т), положений максимумов в спектрах (Л.1Д2) иодаминокислот в растворах.

В низкотемпературных спектрах люминесценции дии-сиггирозина и тироксина наблюдается. схожесть формы и аашжения максимума коротковолнового и длинноволнового компонента. В то же время длинноволновые части спектра этих иодаминокислот отличаются. Спектр люминесценции тироксина по сравнению со спектром дииодти-

-к-

розина расширен и его максимум сдвинут в длинноволновую сторону иа 10 нм.

Таблица

Параметры фосфоресценции иодаминокислот в

Объект Раствор В К1 К2 г, с Ъ.им к,, нм

Дшюдти Вола о. г 3 420 472

розгш N3011 7 11,3 ¡2,5 396 470

Мстаясвыи од

сгагрг 35 4,7 1,1 400 468

0.2

Тироксин Метиловый Сгапзт оа 3 2 0,77 4С0 476

Квантовые выходы фосфоресценции иодаминокислот составляют 0,08-0,27, что меньше значения квантового выхода фосфоресценции тирозина, равного 0,41 (СЬигсНсп, \Vampler, 1971).

Малые значения выходов фосфоресценции иодаминокислот связаны тушением фосфоресценции как молекулами воды, так и безизлучательной деградацией энергии иодпро-изводнымц тирозина. В пользу такого предположения указывает также некоторое увеличение квантового выхода фосфоресценции иодаминокислот в спиртовых растворах.

Для спектров фосфоресценции дииодгирозина в под-ном растворе КаОН (рН=9,6) и е метаноле при 77К обнаружено батохромнсе смещение. На рис.1 приведены смещения максимума спектра фосфоресценции дииодгирозина в №ОН при 77К в зависимости от длины волны возбуждения. Видно, что. по мере увеличения спектр фосфоресценции сначала быстрее (до 360.нм), а затем медленнее бато-хромно смещается (кривая 3). Аналогичное наблюдается и для излучения дииодгирозина в метиловом спирте (кривая 4). Описанные особенности можно объяснить на основе теории неоднородного уширения спектров, предполагающей существование в растворе непрерывного набора состояний, различающихся частотой электронного перехода - 6"-

молекулы хромофора. Частота электронногоперехода зависит от взаимодействия хромофора с ближайшим окружением.

ш. ш -5С-С

Ч-----

Рис.1. Влпл:шс длхюы толпы вачбужлагощгго света на спектры фосфо-рссценщш дкиолтнроинш в NaOH к мстаиолс при 77К: спскгр фосфорес-исишш в NaOH при *' м*г=ЗЭО км (1) н 360 1Ш (2), зависимость положения максимума (|»сфо-ресцстгян )f uiax от л, „о в NaOH (3) в метаноле (4>

Поскольку в растворе может существовать различная конфигурация взаимодействующих молекул, для которых характерна зависящая от напряженности реактивного поля определенная частота электронного перехода, возникает неоднородный ансамбль молекул иодаминокнелот, распределённых по частотам, перехода. Вид этого распределения и его изменения во времени (релаксация) определяют спектральные особенности поведения "системы.

Распределение иодаминокнелот по энергии электрон-шго перехода определяется существованием деух видов распределения по энергии взаимодействия: основного и возбужденного состояний. Изменение электронной структуры хромофора при возбуждении вызывает резкое возмущение окружающих молекул. При . возбуждении квантом достаточно высокой энергии возможно возбуждение хромофоров, различающихся по энергии взаимодействия с окружением и образующих распределение по этому показателю. При возбуждении же квантами все более низких энергий происходит фотоотбор хромофоров, имеющих наибо-—tf -

лее сильное взаимодействие с окружением в возбужденном электронном состоянии и минимальное взаимодействие в основном состоянии Поэтому энергия излучаемого кванта также будет низкой. При этом спектт» ^осфоренценции оказывается более длинноволновым, чем при обычном возбуждении в максимуме полосы. Полненные данные свидетельствуют о том, что тзердые растворы динодтирозина представляют собсй системы со стационарным неоднородным конфигурационным уширенисм электронных уровней. Свойства ближайшего окружения молекул динодтирозина таковы, что за время жизни тоиплетного состояния структурная релаксация окружающих диполей не успеззет произойти. Спектры возбуждения динодтирозина и тироксина существенно различаются. В спектре динодтирозина кроме основного максимума 340-350 нм, являющегося общим для всех изученных нами соединений, наблюдается явно выраженный пик в области длин волн 315 нм. 8 спектре тироксина этот пик отсутствует. Для тироксина условие зеркальной симметрии хорошо выполняется. Это указывает, что длинноволновая полоса возбуждения и полоса фосфоресценции тироксина обусловлены 0-0 переходами'. Отсутст-.. вне такой симметрии у динодтирозина . по-видимому, обусловлено тем, что в формировании спектра фосфоресценции принимают участие одновременно несколько триплет-иых переходов, но вклад ка:кдого из них различен. Об этом же свидетельствует сложная форма спектра поляризации динодтирозина, характерной особенностью которой является различие между коротковолновой и остальной частью полосы фосфоресценции. . .

В четвертой главе рассмотрены, результаты исследования фосфоресценции иодаминокислот в составе главного белка щитовидной железы тиреоглобулина. При замораживании растворов тиреоглобулина до температуры 7Ж обнаруживается спектр люминесценции, соответствующей низкотемпературны.,! спектрам триптофансодержащих белков.

Спектр возбуждения фосфоресценции тиреоглобулина. в ■ - ? -

воде при длине волны люминесценции 440 нм состоит из спектра возбуждения триптофана'с максимумом при Х=290 нм, отношение интенсивностей полос с Х=340 нм и ?„=290 нм равно 0,05. Однако при .длине волны люминесценции 480 нм в спектре возбуждения кроме трнптофановой полосы выявляется полоса иодаминокислот с максимумом при 340 нм. Отношение интеиспвностеи при этом уве-

личивается до 0.23.

Для определения природы люминесценции тиреогло-булнка были проведены исследования спектров возбуждения смеси дииодтнрозииа и триптофана в воде. Они показали, «¡то при длине волны люминесценции 465 нм спектры возбуждения фосфоресценции комплекса дииодтирозина и триптофана б воде качественно идентичны спектрам тареоглобулина, однако отношение было в 3 раза больше. Отмечается увеличение в два раза полуширины спектра. Рассмотренные свойства спектров возбуждения фосфоресценции тареоглобулина и смеси дииодтирозина с триптофаном показывают об ощутимом вкладе иодаминокислот в фосфоресценцию тареоглобулина. Исходя из этого мы произвели разложение спектра возбуждения смеси дииодтирозина и триптофана, а также тареоглобулина. В качестве одной кз составляющих, был выбран спектр возбуждения фосфоресценции триптофана при тех же условиях возбуждения. Спектр возбуждения иодаминокислотных остатков получили вычитанием из спектра комплекса дииодтирозина и триптофана, или тареоглобулина, спектра возбуждения триптофана. Б результате разложения получен спектр возбуждения длинноволновой составляющей с максимумом при 336 нм. Сопоставляя это значение со значением поло-ткеннй максимумов спектра возбуждения свободных иодаминокислот следует признать, что полоса принадлежит ионизированным по гидроксильной группе дииодтирозина.

Спектр люминесценции тареоглобулина из щитовидной железы человека имеет основной максимума коротко-

волновой часта Х=290 ни три отчетливых максимума при длинах 408, 435 и 465 им. Сравнение спектра фосфоресценции тиреоглобулина с фосфоресценцией триптофана показывает. что она сдвинута в среднем на 6-8 нм в длинноволновую сторону по отношению к спектру триптофана з растворе. Изменение ширины спектра фосфоресценции тиреоглобулина показало, чго сна по сравнению с другими белками значительно уширена. Выявлено, что затухание фосфоресценции смеси динодтирозина и триптофана в воде происходит на экспоненциально. 3 излучении участвуют две компоненты, с временем жизни 0,6 с и 1,5 с. Наблюдается зависимость времени жизни фосфоресценции от длины волны возбу.кдения, что подтверждает участие з излучении хромофоров с различными временами жизни фосфоресценции.

В кинетике затухания тиреоглобулина также отсутствует строгая эхспоиенциальиость, хотя кс учитывая начальный период, когда происходит уменьшение интенсивности на 10, затухание идет почти по экспоненциальному закону и может быть охарактеризовано постоянной затухания 5, Г с.

8/2. 1 V ' 3.. з

Рис.2, Кинетика затухания фосфоресценции: комплекса динодтирозина с триптофаном в поде пр 77К (а) и тиреоглобулина из щитовидной железы человека в воде при 77К (б) Неэкспоненциальяость' кривых затухания фосфорес-енции тиреоглобулина можно объяснить перекосом энер-

— о-

гни между триптсфановымн осгаткамл и модаминокисло-тамн.

Перенос энергии меисду иодаминокислотами и трип-тофановымн остатками может происходить не только по синглстным. но и по триплетным уровням. Несомненно, что при этом существенное значение имеет взаимное расположение триплетных уровнен донора-триптофана (Д) и акнептора-иодалтнокнслот (А). Схема расположения энергетических уровнен исследованных хромофоров с указанием возможных механизмов переноса энергии от триптофана к иода и 11 «о к пел отам приведены на рнс.З.

Т.

ь-

¡41 I

I

к

л-

_ .. '- -I.

: - ; . м

1 !,.' I К-

I ^

I I'

Рг^.З. Схема зигргсшчсиак уровнен триптофана к дниодпгрозн-ка: Б», Б0' - основные состо."низ тршгтофанз и дшюдтирозшщ. 5], й]' и Ть ТГ - сикгдсппаг и тркплегкые возбужденные состояния триптофана нджгодпфозина

Процессы, показанные на рис.3 молено представить следующими кинетическими схемами:

4 -Г_____^-1 к-г ]

/1 у р

— 1о—

где Ьу - энергии квантов возбуждающего ссста; гС5Т - константа скорости интеркомбинацлонной конверсии донора, Кбт' - го же для акцептора; 1С5я. Ктг - константы скорости переноса энергии по синглетным и трпплстным уровням. Кн. К:;' - константы скорости дезактивации Б) - состояния донора и акцептора; Кт , Кт' - то же для Т-состояния, Ьур -' энергия квантов излучения.

В этой системе невозможен триплет-синглетный перенос энергии, поскольку синглетные уровни дииодтирози-на лежат выше триплетных уровней триптофана, вероятность же запрещенного по спину обмеино-резонансного переноса с синглетиого уровня триптофана на триплетный уровень дииодтирозина на несколько порядков меньше, чем разрешенные.

Если передача энергии от триптофана к дииодтирози-ну осуществляется только через синглетные уровни с последующей интеркомбинационной конверсией в дииодтн-розине, то соотношение ее флуоресценции и фосфоресценции будет таким же, как и при автономном возбуждении:

Если же передача осуществляется не только синглет-ными, но и триплетными уровнями, то это приведет к усилению фосфоресценции

м:+м:

Следовательно, сравнивая отношения интенсивностей • флуоресценции и фосфоресценции дииодтирозина - как акцептора при их собственном возбуждении и возбуждении • через донора, т.е. триптофана, можно оценить отношение эффективностей переноса энергии от триптофана на три— плетный уровень дииодпгрозина через триплетные и синглетные уровни донора. Для этого мы ввели следующую ве--личину -

- Н-

иАР)

. Измерения, проведенные по спектрам флуоресценции и фосфоресценции тиреоглобулина в воде, дали значение К=4,8 и для модельного комплекса дииодтирозина с триптофаном в воде К=9,7. Из полученных данных видно, что эффективность переноса энергии от триплетного уровня триптофана на на триплетный уровень иодаминоксилот значительно превосходит эффективность переноса по сикг-летным уровням.

Этот результат согласуется с общими представлениями о природе синглетной и трнплетной передачи энергии.. В рассматриваемом случае миграция энергии от триптофана к иодтирозинам должна-иметь высокую эффективность, так как фосфоресцентный переход в донорнои молекуле запрещен по спину, а триплет-триплетный перенос от донора к акцептору разрешен. Тот факт, что триплет-триплетный перенос обусловлен обменно-резонансным взаимодействием и может происходить только на малые (порядка десяти ангстрем) расстояния, в данном белке не может быть препятствием, так как расстояние между иода-глинохислотами и триптофаном не превышает этих значе-

' НИИ.

Обнаруженная миграция энергии по триплетным уровням триптофана и нодаминохислот объясняет слабую выраженность структур спектра фосфоресценции тиреогло-булина по мере роста йодированных остатков в структуре этого белка.

Было изучено влияние дополнительного иодирования •на фосфоресценцию тиреоглобулина. Известно, *гго искусственное иодирование тиреоглобулина в растворе представляет собой эксперимент, моделирующий биосинтез ти-реодных гормонов в щитовидной железе. При иодировании тиреоглобулина ш укго происходит образование новых молекул иодаминокислот при одновременном уменьшении

числа остатков тирозина. Образование новых молекул ио-даминокислот вызывает изменение люминесцентных свойств белка, которые выражаются в уменьшении времени жизни фосфоресценции, -возрастании отношения интен-сивностей фосфоресценции к интенсивности флуоресценции.

Изучение степени тушения флуоресценции как функции концентрации йода (график Штерна -Фольмера) показало, что при малых концентрациях иода тушение флуоресценции белка протекает медленнее с константой 1,6 М-1, при более значительных концентрациях иода эффективность тушеная увеличивается (константа 2, 5 М-1) (рис.4) .

Рис.4. Тушение флуоресценции белка нормального-тиреоглобулина человека при 77К при иодировании

Снижение интенсивности флуоресценции тиреоглобулина с увеличением содержания иодамияокислот, вероятно, связано с безизлучательной миграции энергии возбуждения от триптофана к иодаминокислотам, являющимися эффектными акцепторами. Эффективность такого перехода зави- , сит от расстояния [между хромофорами. Согласно [Е.Е.Гусаковскнй, 1981) критические расстояния для переноса энергии возбуждения с тирозина и триптофана как доноров белка на иодаминокислоты как акцепторы, больше для дииодтирозина и тироксина по сравнению с мокоиод-

ТПрОЗШЮМ:...

Нарушений* монотонного хода зависимости Штерна-Фольмера можно объяснить не одинаковым уровнем синтеза иодаминокислот в динамике искусственного иодирования белка. При низких концентрациях йода в тиреоглобу-лине образуется преимущественно моноиодтирозин, для которого эффективность безизлучательного переноса энергии с триптофана мал. Дальнейшее увеличение концентрации иода приводит к синтезу динодтирозина и тироксина, для которых эффективность переноса энергии больше.

Сложный характер ' тушения и изменения спектров люминесценции тиреоглобулина по мере образования в нем иодаминокислот свидетельствует, что их синтез приводит к существенным информационным изменениям тиреоглобулина, Учитывая чувстгтельность параметров фосфоресценции к структурно-динамическому состоянию белков, мы попытались использовать фосфоресцентный метод для изучения патологических изменении в щитовидной железе. Известно, что патологические процессы, протекающие з щитовидной железе, оказывают влияние на состав и физико-химическое состояние тиреоглобулина. Различие между составом тиреоглобулина из нормальной-и патологической щитовидной желез в основном касается количества и соотношений иодсодержащих аминокислот (Я.Туракудов и др.,1974). Естественно, нарушение соотношений тех или иных соотношений тиреоглобулина приводит к ¡вменению равновесия сил и связей, стабилизирующие его специфическую структуру и, следовательно, биологическую функцию

(МУуев а а1Д989).

Ультрафиолетовая флуоресценция, тиреоглобулина, обусловленная свечением тригггофанов и иодаминокислот, оказалась сама по себе мало пригодной для диагностики тиреовдных заболеваний. Несмотря на то, что среднее значение квантовых выходов тиреоглобулина из узлового зоба достоверно превышает соответствующие величины для тиреоглобулина нз нормальной железы, а спектры флуоресценции сдвигаются в 'длинноволновую область на 2-3 т.:,

довольно сильные вариации указанных параметров в каждой из групп больных или здорбвых людей не позволяли их использовать в диагностических целях.

Нами было использовано сравнение интенсивностей флуоресценции и фосфоресценции при замораживании растворов тиреоглобулина до 77К. Оказалось, что величина К=1фЛ/1ф0С лучше коррелирует с патологическими процессами щитовидной железы, чем квантовый выход флуоресценции. Установлено, что данная величина повышается и следовательно уменьшается интенсивность фосфоресценции для патологического тфеоглобулина из узлового зоба. Эти данные сравнивались с результатами окончательного клинического диагноза. Совпадение флуориметрического диагноза с клиническим равен 78-85%.

Основные еыподы

I .Методом низкотемпературной люминесцентной спектроскопии исследованы процессы межмолекулярного взаимодействия и структурно-динамических свойств иода-минокислот в растворителях различной полярности и в главном белке щитовидной железы-тиреоглобулине. Определены величины квантового выхода фосфоресценции, времена жизни триплетного состояния иодаминокислот. Установлено, что спектр фосфоресценции тиреоглобулина состоит из спектров фосфоресценции триптофана и иодаминокислот.

2.Обнаружено, что по мере увеличения длины волны возбуждения спектр фосфоресценции дииодтирозина в водном растворе N2ОН и в метаноле батохромно смещается. Полученные результаты позволили предположат. о том, что твердые растворы дииодтирозина представляют собой системы со стационарным неоднородным конфигурационным уширеннем электронных уровней.

3. Показано, что длинноволновая полоса спектра возбуждения фосфоресценции модельного комплекса дииодтирозина и триптофана в воде принадлежит ионизированным по гцдроксилыгой группе дииодтирозина. Кинетика

-/¿Г- .

затухания фосфоресценции модельного комплекса является неэкспонецйальным. Методом стационарных концентраций вычислены кинетические кривые затухания фосфоресценции, которые находятся в удовлетворительном согласии с их экспериментальными значениями.

4.Впервые исследованы процессы миграции энергии между триптофановыми остатками и иодаминокислотами в модельном комплексе дииодтирозина и триптофана, а также в тиреоглобулине. Установлено, что эффективность переноса энергии возбуждения от триплетного уровня триптофана на триплет'ный уровень иодаминокпслот значительно превосход5гг эффективность переноса по синглетным уровням..

5.Выявлена нелинейная зависимость тушения флуоресценции тиреоглобулина при температуре 77К от концентрации иода. Полученный результат объясняется как усилением конверсии в тригшетное состояние, в основном за счет спин-орбитальной связи, так и неодинаковым уровнем синтеза иодаминокислот в динамике, искусственного иодирования белка.

6.Исследована температурная зависимость положения максимума спектра флуоресценции, интенсивности

. флуоресценции и фосфоресценции тиреоглобулина при температурах ниже 273К. Показано, что в тиреоглобулине растормаживание релаксационной подвижности непосредственно связано с активацией тушения фосфоресценции.

7. Показано, что параметры низкотемпературной люминесценции иодаминокислот могут быть использованы для исследования: структурно-динамических состояний иод-содержащих белков. Обнаружена корреляция между отношением интенсивностей флуоресценции и фосфоресценции иодаминокислот с патологическими процессами щитовидной железы, на основе чего можно проводить экспресс-диагностику тиреоидных патологий. .

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Янгибаев М.Я., Хакимов П.А., Шодиева Н.Х., Ходжаев Г.Х. Люминесцентные характеристики тиреоглобулина при 77К. Тезисы докладов V Всесоюзной конференции по спектроскопии биополимеров. Харьков, 1984

2. Янгибаев М.,-Ходжаев Г. Установка для измерения спектральных »'кинетических параметров фосфоресценции клеток. Тезисы докладов Всесоюзного научного совещания "Люминесцентные методы исследования в сельском хозяйстве и перерабатывающей промышленности". Минск, 1985, с.26.

3. Янгибаев М., Ходжаез Г. Сравнительные люминесцентные характеристики тиреоглобулинов, выделенных из щитовидных желез некоторых животных. Там же, C.81-S2.

4.Янгибаев М, Ходлсаев Г., Мурадов С. Некоторые вопросы применения собственного свечения иодаминокислот для обнаружения "патологического" тиреоглобулина и тирео-идных гормонов. Материалы Всесоюзного симпозиума "Бйохемилюминесценция в медицине и сельском хозяйстве". Ташкент, 1987, с. 156-158.

5.Янгибаев М., Ходжаев Г., Рустамов Ш. Изучение влияния полярности растворителя на спектральные характеристики тиреодных гормонов. Тезисы докладов первой международной конференции по криобиологии. Харьков, 1988. •

6.Янгибаев М., Ходжаев Г, Некоторые особенности низкотемпературной фосфоресценции иодаминокислот. Тезисы докладов 2 международной конференции по криобиологии. Харьков, 1992, с.190.

7.Янгибаев М., Ходжаев Г. Влияние иодирования на низко-' температурную люминесценцию тиреоглобулина.. Матер налы регионального семинара "Структурно-динамические' процессы в неупорядоченных средах", Самарканд, 1992, ч.2, с.27-28.

. 8. Янгибаев М., Ходжаев Г. Исследование спектров возбуждения фосфоресценции тиреоглобулина. Тезисы докладов

международной конференции преподавателей физики сельскохозяйственных и медицинских вузов стран Центральной Азии. 1994, с.83-84. • 9. Низамов Н.Н., Янгибаев М.Я., Г.Ходжаес. Изучение люминесценции нодаминокислот в растворах и белках. Тезисы докладов XXI съезда по спектроскопии. Москва, 1995, с.

10, Ходжаев'Г., Янгибаев М.Я., Низамов 11. Зависимость спектров фосфоресценция "дшгадгнрозинз от длины волны возбуждения. Журнал прикладной спектроскопии. 1996, т.63, вып.5, с.873-874.

11, Khodjaev G., Nizomov N., Yangibaev M. Applicatuon of luminescence of iodine amino acids for detection of thyroid pathologies. V International Conferenci on methods and applications of fluorescence spectroscopy. Book of abstracts. Berlin, 1997, p.Sl.

12,Ходжаев Г.Х Исследование миграции энеопш по три-плетным уровням иодамннокислот. Узбекский физический журнал, 1997, N3,c,90-93.

Иодаминокислоталярштг эритмалзрда па о^силдапг фосфоресценципси

Г.Ходжаев ИШЙИНГ КИСКАЧА МАЗМУНИ Калконсимон бсзнннг асосин оксили - тнреоглсбу- • • лин таркибида кнрувчн нодамтгокислоталариинг'зрэтма-ларда ьа оксил таркиоидаги фосфсресценцияся урганилган. Уларнинг спектрап-оптик хоссаларига эритувчи, температура ва еруглик таьсири, триплет э$олатларда молекуляр ре-лаксаииялар ва биржпнслн эмас кенганишларпинг нзмоен булишлари текширнлди.

Дмссертацияшшг асосий максадк кунидагнлардаи иборат:

1. фосфоресценция спектрлариинг оксил'динамикаси ва структура билан богланишни урганиш ва тз^лнл этиш;

2. иодамннокислота молскулаларикннг мухит билан узаро таъспр знсргияси статистик таксимотн билан боглик булган эффектларш; урганиш.

3. тиреоглобулин таркибидаги арсматкк гминокислоталар . ¡солднклари орасидаги энергия утишлари-жараенлзриниур-' гзниш.

Олииган назарий ва экспериментам катпж&лар асо-сида иодаминокислоталарнинг эритмаларда ва тиреоглобулин оксилдаги спектрал-кннетнк гатталяклгри: фосфорес-ценциянинг чикиши, триплет холатлари давомийлиги, узун тулкинли ва калта тулкинли ггурланиш йнтенсивлгпслари-иинг нисбатн аникланган. Эритмакииг кутблашшгн какай-' -[¡ши фосфоресценция спектрлариинг узун тулкинли сил-жншнга олиб кслиши курсатилган. Дииодтирозшпшиг ■ \гаОН нннг сувдаги эритмасида ез метанолда 77К темпера-.:. [урасидагн фосфоресценция спектрлари учуй. батохром., :илжиши аншуханган. .-Тиреоглобулин оксили фосфорес-денциясининг суниш и экспоненциал эмаслпги топнлглл. Зодаминокислоталар фосфореспенциясшш тироид касал-шкларини тез аниклаш усули сифатида 1£уллаш таклиф лилгаи.

Phosphorescence of iodamino acids in solvents and in protein

G.Khodjaev ANNOTATION

The phosphorescence of iodamino acids, present in structure of thyreoglobulin'-thé main protein of thyroid gland, in solutions and protein had been studied. The research of influence of solvents, temperature and light, emergencies of molecular relaxation and nonuniforrn widening upon their spectrum-optic properties was earned out.

The main purposes of dissertation are as follows: 1. to study connection between phosphorescent ¿pectrums of

iodamino acids and structure and dynamics of protein; 2; to study effects connected with static distribution of molecules ' of iodamino acids with regard to the energy of interacticr with environment; 3. to study the phenomena of transmission of energy betweer aromatic aminoacidic residues of thyreoglobulin..

According to the obtained experimental and theoretical data spectrum-kinetic characteristics of iodamino acids in solution anc in thyreoglobulin were identified: quantum yields o phosphorescence, ratio of long-ware and short-wave radiaib; intensity, average period of life of triplet compounds. It wa established, that decreasing of solution polarity leads t£ longwave shift of phosphorescence bands. The bathochrcmii shift. of phosphorescence spectrum's of diiodthyrosine in wate solution NaOH (pH 9,6) and in methanol at 77K was revealed Nonexppnentiality of, attenuation, _of ^ thyreoglobulii phosphorescence was identified. It was suggested to employ th phosphorescence of iodamino acids in express diagnostics o tjiyroid palhologies : ' . , .

. •■•■CaMJiy: Ôocwaxoî'îaciîÂa «tdn-'9T!Wia.

7q3q04 gamapî^ai-fâ a., Vuhbspciitat xhuoghh, 15.