Лазерная диагностика функционально-значимой динамики белковых молекул тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

Введение

Глава 1. Лазерная спектроскопия структуры белковых молекул

1.1. Особенности структуры белковых молекул

1.2. Особенности структуры и функционирования химотрипсина и люциферазы.

1.3. Методы лазерной физики в исследованиях белковых молекул

1.3.1. Флуоресцентная спектроскопия с временным разрешением

1.3.2. Спектроскопия комбинационного рассеяния света

1.3.3. Нелинейная лазерная спектроскопия Литература

Глава 2. Многофункциональный лазерный спектрометр для исследования биомолекул

2.1. Лазерные источники

2.2. Оптическая схема МЛС.

2.2.1. Оптическая схема экспериментов по флуоресцентной спектроскопии с временным разрешением.

2.2.2. Оптическая схема экспериментов по КР спектроскопии

2.2.3. Оптическая схема экспериментов по микроспектроскопии

2.3. Оптимизация оптической схемы конфокального микроскопа

2.3.1. Элементы дифракционной теории построения изображения в конфокальном микроскопе

2.3.2. Определение параметров оптической схемы

2.4. Системы регистрации

2.4.1. Система счета фотонов с временным разрешением

2.4.2. Многоканальное детектирование КР спектров

2.4.3. Система регистрации на основе позиционно-чувствительного ФЭУ МКП

2.5. Методика обработки экспериментальных данных

2.5.1. Обработка кинетик затухания интенсивности флуоресценции

2.5.2. Обработка данных флуоресцентной спектрохронографии

2.5.3. Коррекция стационарных спектров флуоресценции

2.5.4. Обработка спектров комбинационного рассеяния

2.6. Воздействие лазерного излучения на образцы Заключение к главе

Методы лазерной физики обеспечивают уникальный инструментарий, при помощи которого исследователи самых разных областей научного знания получают не просто новую, но принципиально недоступную в долазерную эру информацию о структуре и свойствах объектов различной природы. Без сомнения, едва ли не самые впечатляющие успехи современной лазерной физики связаны с исследованиями, проводимыми в области наук о жизни. Желание раскрыть фундаментальные закономерности процессов, происходящих в живой природе, заставляет обращаться к исследованиям на молекулярной уровне. Здесь же основное внимание оказывается сконцентрированным на белках - молекулах, обеспечивающих реализацию практически всех жизненно важных процессов. Последние являются процессами принципиально динамическими, поэтому для их исследования необходимы методы, высокая информативность которых дополняется возможностью регистрации изменений в реальном времени. Методы лазерной физики безусловно удовлетворяют этим требованиям.

Следует особо отметить то обстоятельство, что применение лазеров не только революционизировало традиционные ("долазерные") методы исследования, такие, например, как флуоресцентная и абсорбционная спектроскопия и спектроскопия комбинационного рассеяния света, но и дало возможность реализовать принципиально новые методы оптической спектроскопии, основанные на нелинейно-оптических эффектах. Нелинейно-оптические методы, хорошо зарекомендовавшие себя в исследованиях сравнительно простых веществ, должны быть опробованы и в экспериментах с объектами биологической природы.

Поглощение кванта света биомолекулой само по себе может являться первопричиной целой цепочки сложнейших изменений, включающих как элементарные физические, так и биохимические процессы. Хорошо известны две природные системы, "запускаемые" светом. Это фотосинтетическая система растений и система зрительного восприятия. Свидетельством впечатляющих успехов оптических методов в их изучении являются десятки монографий и специализированные научные конференции соответствующей проблематики.

Возникает естественный вопрос: не могут ли имеющиеся наработки быть применены при изучении других объектов?

В последнее время в мировой науке закрепился и стал общепринятым подход, основанный на рассмотрении биомолекул и, в первую очередь, белков как молекулярных мащин. Такое рассмотрение логически тесно связано с концепцией "белок-мащина" сформулированной советскими учеными в 60-х годах прошлого века. И если в первых работах были сформулированы общие закономерности, оправдывающие "механистический" подход к функционированию белков, то в современных исследованиях рассмотрение доведено до прямого расчета кпд молекулярных машин.

Любой машине, в том числе и молекулярной, свойственна взаимосвязь между структурой и функцией. Является обыденным то обстоятельство, что макроскопические машины и механизмы изменяют свою пространственную структуру при выполнении той или иной функции. В связи с этим возникает вопрос: существует ли такая же взаимосвязь и в мире моле10'лярных машин? Существует значительное количество экспериментальных данных прямо или косвенно подтверждающих такую взаимосвязь.

Актуальность работы определяется несколькими обстоятельствами. Во-первых, изменение структуры биомолекул и, в частности, белков приводит во многих случаях к существенным изменениям в механизмах их функционирования (одним из наиболее впечатляющих примеров является способность белковых молекул с измененной структурой вызывать серьезные заболевания). Во-вторых, физика функционирования молекулярных машин, без которой невозможна их инженерия, не может быть понята без ясного представления как о собственно структуре этих макромолекул, так и об ее изменении в реальном времени. В третьих, несмотря на существование многочисленных методов диагностики структуры белковых молекул, не существует единой методики проведения экспериментов по определению как статической структуры, так и динамики этих макромолекул в реальном времени во всем диапазоне характерных времен, начинающемся в фемтосекундной области. В четвертых, нельзя считать удовлетворительной ситуацию, при которой уникальные особенности методов лазерной физики используются в исследованиях биомолекул далеко не в полном объеме. Так, в частности, крайне редки случаи успешного применения методов нелинейной лазерной спектроскопии, а эксперименты с высоким временным разрешением проводятся в основном на фотосинтетических системах и их аналогах, а также на молекулах, обеспечивающих зрительное восприятие.

Таким образом, на основании вышесказанного можно сформулировать основную цель работы: основываясь на методах лазерной физики, установить связь между функциональной активностью белковых молекул и внутримолекулярными структурными изменениями.

В диссертационной работе решаются следующие задачи:

1. Создание многоцелевого лазерного микроспектрометра для исследования биомолекул методами спектроскопии комбинационного рассеяния света и флуоресцентной спектроскопии с временным разрешением (в том числе и при двухфотонном возбуждении), а также для исследования фотоиндуцированных изменений в биомолекулах при помощи метода "накачка-зондирование".

2. Определение методами лазерной спектроскопии функционально значимых структурных изменений белковых молекул (молекулярных машин).

3. Разработка новых методов диагностики структуры белковых молекул на основе спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света.

4. Комплексный анализ фотоиндуцированных конформационных изменений в биолюминесцентной системе люциферин-люцифераза.

Предлагается следующий план решения поставленных задач. Выявляются характерные структурные особенности белковых молекул и определяются способы их диагностики при помощи методов лазерной спектроскопии (с временным разрешением). Формулируется перечень требований, предъявляемых к аппаратуре для соответствующих экспериментальных исследований. Создается комплекс аппаратуры и методов обработки экспериментальных данных, отвечающих сформулированным требованиям. Отдельно рассматривается вопрос о возможности применения нелинейно-оптических методов. Проводятся эксперименты по выявлению функционально-значимых структурных изменений белковых молекул. Разрабатываются экспериментальные подходы к решению проблемы запуска светом внутримолекулярных динамических процессов и рассматривается связь этих процессов с функциональной активностью.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения. Работа изложена на 333 страницах, включает 119 рисунков, 21 таблицу и списки литературы (по главам; общее число ссылок - 340).

1. Волькенштейн М.В. Биофизика. М.: Наука, 1981. 575с.

2. Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. М.: Наука, 1977. 336с.

3. Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическая биофизика. М.: Наука, 1984. 304с.

4. Рашевски Н. Некоторые медицинские аспекты математической биофизики. М.: Медицина, 1966. 243с.

5. Чернавский Д.С, Хургин Ю.И., Шноль С.Э. Об упругих деформациях белка-фермента. // Молекулярная биология, 1967, т.1, N3, с.419-424.

6. Хургин Ю.И., Чернавский Д.С, Шноль С.Э. Молекула белка-фермента как механическая система. // Колебательные процессы в биологических и химических системах. М.: Наука, 1967, с.42-50.

7. Чернавский Д.С. Принципы биологического катализа. // Итоги науки и техники. Математическая биология и медицина. М.: изд-во ВИНИТИ, 1978, т.1, с.9-59.

8. Шайтан К.В. Динамика электронно-конформационных переходов и новые подходы к физическим механизмам функционирования биомакромолекул. // Биофизика, 1994, т.39. с.949-967.

9. Шайтан К.В. Конформационная подвижность белка с точки зрения физики // Соросовский Образовательный Журнал, 1999, № 5, с.8-13.

10. Лифшиц И.М. Некоторые вопросы статистической теории биополимеров. // ЖЭТФ, 1968, Т.55, N6, с.2408-2422.

11. Волькенштейн М.В. Конфигурационная статистика биополимерных цепей. М.: изд-во АН СССР, 1959. 466с.

12. Карпейский М.Я. Активные центры ферментов: стереохимия и динамика. // Молекулярная биология, 1976, T.10,N6, С.1 197-1210.

13. Kaplus М., McCammon J.A., Dynamics of proteins, elements and function.// Annu.Rev.Biochem, 1983, v.53, p.263-300.

14. Чикишев А.Ю., Использование кластерной модели белков для ананиза затухания малых колебаний, индуцированных КВЧ облзд1ением. // Миллиметровые волны в медицине, М.: изд. ИРЭ АН СССР, 1991, с.400-412.

15. Романовский Ю.М., Хургин Ю.И., Терешко В.М., Чикишев А.Ю. Кластерная динамика белка и ее связь с функциональной активностью. // Термодинамика необратимых процессов, М.: Наука, 1992, с. 177-185.

16. Chikishev A.Yu., Ebeling W., Netrebko A.V., Netrebko N.V., Romanovsky Yu.M., Schimansky-Geier L. Stochastic cluster dynamics of macromolecules. // Proc. SPIE, 1997, V. 3053, pp. 54-70.

17. Chikishev A.Yu., Netrebko N.V., Romanovsky Yu.M., Ebeling W., Schimansky-Geier L., Netrebko A.V., Stochastic Cluster Dynamics of Macromolecules. // Intemational Journal of Bifurcation and Chaos, 1998, vol. 8, no. 5, pp. 921-926.

18. Romanovsky Yu.M., Netrebko A.V., Netrebko N.V., Kroo S.V., Chikishev A.Yu., Sakodynskaya I.G., Molodozhenya V. Enzyme molecule control of the substrate microflows and some problems of optical diagnostics. // Proc. SPIE, 1999, vol. 3599, pp. 167-179.

19. Нетребко A.B., Романовский Ю.М., Чикишев А.Ю. О затухании колебаний кластеров белковых молекул. // Молекулярная динамика ферментов, Романовский Ю.М., Эбелинг В., ред., 2000, Москва: Изд. МГУ, с. 152-160.

20. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1986.

21. Хургин Ю.И. Гидратация глобулярных белков. // Журнал Всесоюзного химического общества, 1976, т.21, N6, с.684-690.

22. Stillinger F.H. Water revisited. // Science, 1980, v.209, p.451; Geiger A., Stillinger F.H., Rahman A. Aspects of the percolation process for hydrogen-bond networks in water. // J. Chem. Phys., 1997, v.70, p.4185.

23. Westmark P, Kelly J., Smith В., Photoregulation of enzyme activity. Photochromic transition state analogue inhibitors of cysteine and serine proteases. // J. Am. Chem. Soc, 1993,v.ll5,pp.3416-3419.

24. Willner I, Willner В., Photoswitchable biomaterials as grounds for optobioelectronic devices. // Bioelectrochem. Bioenerg., 1997, v.42, pp.43-57.

25. Weston D. G., Kirkham J., Cullen D. C., Photo-modulation of horseradish peroxidase activity via covalent attachment of carboxylated-spiropyran dyes. // Biochimica et Biophysica Acta, 1999, v. 1428, pp.463-467.

26. Фершт Э. Структура и механизм действия ферментов. М.: Мир, 1980.

27. Birktoft J.J., Blow D.N. Structure of crystalline a-chymotrypsin. // Journal Molecular Biology, 1972, v.68, pp. 187-240.

28. McEIroy W.D., DeLuca M. Kinetics of the firefly luciferase catalised reactions.// Biochemistry, 1974, v. 13, p.921-925.

29. McElroy W.D., DeLuca M. Chemistry offirefly luminescence.// Bioluminescence in acfion. New York: Acad. Press, 1978, p.109-127.

30. Gates B.J., DeLuca M., The production of oxiluciferin during the firefly luciferase light reaction.// Arch. Biochem. Biophis., 1975, v. 169, p.616-621

31. White E.H., Rapaport E., Seliger H.H., Hopkins T.A., The chemi- and bioluminescence of firefly luciferin: an efficient chemical production of electronically exited state.// Bioorg. Chem., 1971, v.l, p.92-122.

32. Baldwin Т.О., Firefly luciferase: the structure is known, but the mystery remains. // Structure, 1996, v. 4, № 3, p.223-229.

33. Conti E., Franks N. P., Brick P., Crystal structure of firefly luciferase throws light on a superfamily of adenilate-forming епгутез.// Structure, 1996, v. 4, № 3, p.287-299.

34. Сандалова Т.П., Угарова H.H. Модель активного центра люциферазы светляков.//Биохимия, 1999, т. 64, вып. 8, с. 135-142.

35. DeLuca М., Hydrofobic nature ofthe active site of firefly luciferase.// Biochemistry, 1969, v.8,p.l60-166.

36. Lee R.T., Denburg J.L., McElroy W.D. Substrate-binding properties of firefly luciferase 2. ATP-binding site.// Arch. Biochem. Biophys., 1970, v. 141, p.38-52.

37. Филиппова Н.Ю., Духович А.Ф., Букатина B.A., Угарова Н.Н., Аллостерический механизм регуляции активности люциферазы светляков Lucióla Mingrelica.//Биохимия, 1984, т.49, с.1965-1971.

38. Gandelman О.А., Brovko L.Yu., Ugarova N.N., Chikishev A.Yu., Shkurinov A.P., Oxiluciferin fluorescence is a model of native bioluminescence in the fiirefly luciferin-luciferase system.//J. Photochem. Photobiol. B: Biol., 1993, v.l9, p.187-191.

39. Угарова H.H., Бровко Л.Ю., Кутузова Г. Д., Биолюминесценция и биолюминесцентный анализ.// Биохимия, 1993, т.58., № 9, с. 1351-1372.

40. Dixon G.J., Time-resolved spectroscopy defines biological molecules.// Laser Focus World, 1997, V.33, № 10, p.l 15-122.

41. Beechem J.M., Brand L., Time resolved fluorescence decay in proteins.// Annu.Rev.Biochem., 1985, v.54, p.43-71.

42. Holzwarth A.F., Time-resolved fluorescence spectroscopy. // Methods in Enzymology, ed. by Kenneth Sauer, Academic Press, New York, 1995, v. 246, p.334-362.

43. Knutson J.R., Fluorescence detection: schemes to combine speed, sensitivity, and spatial resolution. // Time-resolved Laser Spectroscopy in Biochemistry, Proc. SPIE, ed. by J.Lakowicz, Bellingham, Washington ,1988, v.909, p.51-60.

44. Badea M.G., Brand L., Time-resolved fluorescence measurements.// Methods in Enzymology, ed. by S.P.Colowick, N.O.Kaplan, Academic Press, New York, 1979, v.61, p.378-392.

45. Knutson J.R., Beehem J.M., Brand L., Simultanious analysis of multiple fluorescence decay curves: a global approach.// Chem.Phys.Lett., 1983, v.102, p.501-507.

46. Лакович Дж., Принципы флуоресцентной спектроскопии: Пер. с англ.- М.: Мир, 1986.

47. O'Connor D.V., Philips D., Time-correlated Single Photon Counting, p.l. -Academic Press, London, 1984.

48. Muller M. G., Gribienow K., Holzwarth A. R., Primary processes in isolated bacteria reaction centers from Rhodobacter sphaeroides.// Chem.Phys.Lett., 1992, v. 199, p.465-469.

49. Chan J., Damen T.C., Deveaud В., Block D., Subnanosecond luminescence spectroscopy using sum frequency generation.// Appl.Phys.Lett., 1987, v.50, p. 13071309.

50. Jedue T.M., Roberson M.W., Rotberg L., Picosecond time-resolved vibrational spectroscopy using a regenerative amplifier. // Appl.Opt., 1992, p.2684

51. Wang Z., Pearlstein R. M., Ла Y., Fleming J.R., Norris J.R., Inhomogeneous electron transfer kinetics in reaction centers of bacterial photosynthesis.// Chem.Phys., 1993, v.l76,p.421-425.

52. Berndt K.W., Gryszynski I., Lakowicz J.R., A 4-GHz frequency domain fluorimeter with internal microchannel plate photomultiplier.// Anal. Biochem., 1991, v. 192, p. 131137.

53. Klein U.K.A. Haar H.-P., Picosecond time-dependent rotational diffiision of Rhodamine 6G in micellar solution.// Chem.Phys.Lett., 1978, v.58, p.531-536.

54. Lakowicz J.R., Lasko G., Gryczynski L, 2-GHz frequency-domain fluorimeter.// Rev.Sci.Instrum., 1986, v. 57, p.2499-2506.

55. Lakowicz J.R., Lasko G., Gryczynski I., Picosecond Resolution of Tyrosine Fluorescence and Anisotropy Decays by 2-GHz Frequency-Domain Fluorometry.// Biochemistry, 1987, v.26, p.82-90.

56. Lakowicz J.R., Laczko G., Gryczynski I., Szmaninski H., Wiczk W., Gigahertz frequency-domain fluorimetry: resolution of complex decays, picosecond processes and fiiture development.// J.Photochem.Photobiol. B:Biol, 1988, v.2, p.295-312.

57. Alcalá J.R., Gratton E., Prendergast F.G., Resolvability of fluorescence lifetime distribution using phase fluorimeter.// Biophys.J., 1987, v.51, p.587-596.

58. Бурштейн Э.А., Люминесценция белковых хромофоров. Модельные исследования.// Итоги науки и техники, сер. Биофизика, М.: ВИНИТИ, т.6, 1976.

59. Бурштейн Э.А., Люминесценция белковых хромофоров. Природа и применения.// Итоги науки и техники, сер. Биофизика, М.: ВИНИТИ, т.7, 1977.

60. Chen Yu., Barkley M.D., Toward Understanding Tryptophan Fluorescence in Proteins.//Biochemistry, 1998, v. 37, p.9976-9982.

61. Grinvald A., Steinberg I.Z., Fluorescence decay of tryptophan residue in native and denaturated proteins.// Biochem.Biophys.Acta, 1978, v.427, p.663-668.

62. Engh R.A., Fleming L.X.-Q., Conformational dynamics of tryptophan: a proposal for origin of nonexponential fluorescence decay.// Chem.Phys.Lett, 1986, v. 126, p.365-372.

63. Petrich J.V., Chang M.C., McDonald D.B., Fleming G.R., On the origin of nonmexponential decayin tryptophan and its derivatives.// J.Am.Chem.Soc., 1983, v. 105, p.3819-1824.

64. Szabo A. G., Rayner D. M., Fluorescence decay of tryptophan conformers in aqueous solution.// J.Am.Chem.Soc., 1980, v. 102, p.554-563.

65. Sattler M.S., Cherry W.R., Barcley M.D., Constrained tryptophan has a monoexponential decay.// Time-resolved Laser Spectroscopy in Biochemistry, Proc. SPIE, ed. by J.Lakowicz, Bellingham, Washington, 1988, v. 909, p.207-208.

66. Lakowicz J.R., Weber G., Quenching of protein fluorescence by oxygen. Detection of structural fluctuation in proteins in nanosecond time scale.// Biochemistry, 1973, v. 12, p.4171-4179.

67. James D.R., Ware W.R., A fallacy in the interpretation of fluorescence decay parameters.// Chem.Phys.Lett., 1985, v. 120, p.455-459.

68. Alcalá J.R., Gratton E., Prendergast F.G., Resolvability of fluorescence lifetime distributions using phase fluorimeter.// Biophys.J., 1987, v.51, p.587-596.

69. Alcalá J.R., Gratton E., Prendergast F.G., Fluorescence lifetime distribution in proteins.// Biophys.J., 1987, v.51, p.597-604.

70. Alcalá J.R., Gratton E., Prendergast F.G., Inteфretation of fluorescence decays in proteins using continuous lifetime distribution.// Biophys.J., 1987, v.51, p.925-936.

71. Kungl A.J., Visser N.V., van Hoek A., Visser A.J.W.G., Billich A., Schilk A., Gstach H., Auer M., Time-resolved fluorescence anisotropy of HIV-l protease inhibitor complexex correlates with inhibitory activity.// Biochemistry, 1998, v.37, p.2778-2786.

72. Li J., Szittner R., Meighen E.A., Tryptophan fluorescence ofthe lux-specific Vibrio harvey Acil-ACP thioesterase and its tryptophan mutants: Structural properties and ligand-induced conformational change.// Biochemistry, 1998, v.37, p.16130-16138.

73. Knappskog P.M., Haavik J., Tryptophan fluorescence of human phenylalanine hydroxylase produced in Escherichia coH.// Biochemistry, 1995, v.34, p. 11790-11799.

74. Li Z., Meighen E.A., Tryptophan 250 on the a-subunit plays an important role in flavin and aldehyde binding to bacterial luciferase effects of W-Y mutations on catalytic nmction.//Biochemistry, 1995, v.34, p.15084-15090.

75. Stobiecka A., Wysocki S., Brzozowski A.M., Fluorescence study of ningal lipase from Humicola lanuginosa.// J.Photochem.Photobiol, B: Biol, 1998, v.45, p.95-102.

76. Бурштейн Э.А., Собственная люминесценция белка как метод изучения быстрой структурной динамики.// Мол.Биол., 1983, т. 17, с,455-467.

77. Yuan Т., Weljie A.M., Vogel H.J., Tryptophan fluorescence quenching by methionine and selenomethionine residues od calmodulin: orientation of peptide and protein binding.// Biochemistry, 1998, v.37, p.3187-3195.

78. McCarthy R.M., Farmer P., Sheehan D., Binding of 2-hydroxy-5-nitrobenzyl alcohol to rat alpha class glutathionine S-transferases; evidence for binding at tryptophan 21. // Biochimica et Biophysica Acta, 1996, v.1293, pp.185-190.

79. Gerrard D.L., Raman spectroscopy. // Anal. Chem., 1994, v.66, pp.547R-557R.

80. Lyon L.A., Keating CD., Fox A.P., Baker B.E., He L., Nicewamer S.R., Mulvaney S.P., Natan M. J. Raman spectroscopy. // Anal. Chem., 1998, v.70, pp.341R-361R.

81. Dong J., Dinakarpandian D., Carey P. Extending the Raman analysis of biological samples to the 100 micromolar concentration range. // Applied Spectroscopy, 1998, v.52(8), pp.1117-1122.

82. Zheng Y., Dong J., Palfey B.A., Carey P., Using Raman spectroscopy to monitor the solvent-exposed and "buried" forms of flavin in p-hydroxybenzoate hydroxylase. // Biochemistry, 1999, v.38, pp. 16727-16732.

83. Lord R.C., Yu N-T. Laser-excited Raman spectroscopy of biomolecules. I. Native lysozyme and its constituent amino acids. // Journal of Molecular Biology, 1970, v. 50, №2, pp.509-524.

84. Harada I., Takeuchi H. Raman and ultraviolet resonance Raman spectra of proteins and related compounds. // In Spectroscopy of Biological SystemA, Clark R.J.H., Hester R.E., Eds., New York: Wiley, 1986.

85. Tu A.T. Peptide backbone conformation and microenvironment of protein side chains. // In Spectroscopy of Biological Systems Clark R.J.H., Hester R.E., Eds., New York: Wiley, 1986.

86. Thomas G.J., Jr. In Biological Applications of Raman Spectroscopy, v.l: Raman Spectra and the Conformations of Biological Macromolecules, edited by Spiro T.G., p.136.-New York: Wiley, 1987.

87. Tensmeyer L.G., Kauffinan E.W., Protein structure as revealed by nonresonance Raman spectroscopy. In Spectrosc. Methods Determ. Protein Struct. Solution, edited by Havel H.A., New York: VCH, 1996, p.69-95.

88. Li H., Hanson C, Fuchs J.A., Woodward C, Thomas G.J., Jr. Determination of the pKa values of active-center cysteines, cysteines-32 and -35, in Escherichia coli thioredoxin by Raman spectroscopy. // Biochemistry, 1993, v.32, pp.5800-5808.

89. Austin J.C., Jordan T., Spiro T.G. Ultraviolet resonance Raman studies of proteins. // In Advances in Spectroscopy, Clark R.J.H., Hester R.E., Eds., New York: Wiley, 1993, v.20,Part A,pp.55-127.

90. Miura T., Thomas G.J., Jr. In Subcellular Biochemistry, Biswas B.B., Roy S., Eds., New York: Plenum Press, 1995, v.24: Proteins: Structure, Function and Engineering, pp.55-99.

91. Overman S.A., Thomas G.J., Jr. Novel vibrational assignments for proteins from Raman spectra of viruses. // Journal of Raman Spectroscopy, 1998, v.29, pp.23-29.

92. Yu T.J., Lippert J.L., Peticolas W.L. Laser Raman studies of conformational variations ofpoly-L-lysine. //Biopolymers, 1973, v.l2, pp.2161-2176.

93. Griebenow K., Klibanov A.M. Lyophilization-induced reversible changes in the secondary structure of proteins. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1995, v.92, №24, pp. 10969-10976.

94. Pezolet M., Pigeon-Gosselin M., Coulombe L. Laser Raman investigation of the conformation of human immunoglobulin G. // Biochimica et Biophysica Acta, 1976, v.453,pp.502-512.

95. Carey P.R. Biochemical Applications of Raman and Resonance Raman Spectroscopies. New York: Academic Press, 1982.

96. Lippert J.L., Tyminski D., Desmeules P.J. Determination of the secondary structure of proteins by laser Raman spectroscopy. // Journal of the American Chemical Society, 1976, V.98, pp.7075-7080.

97. Williams R.W., Dunker A.K. Determination of the secondary structure of proteins from the amide I band of the laser Raman spectrum. // Journal of Molecular Biology, 1981,v.l52,pp.783-813.

98. Williams R.W. Estimation of protein secondary structure from the laser Raman amide I spectrum. // Journal of Molecular Biology, 1983, v.l66, pp.581-603.

99. Berjot M.J., Marx J., Alix A.J.P., Determination of the secondary structure of proteins from the Raman amide I band: the reference intensity profiles method. // Journal of Raman Spectroscopy, 1987, v. 18, pp.289-300.

100. Alix A.J.P., Pedanou G., Berjot M. Fast determination ofthe quantitative secondary structure of proteins by using some parameters of the Raman amide I band. // Journal of Molecular Structure, 1988, v.l74, pp.159-164.

101. Tsuboi M., Suzuki M., Overman S.A., Thomas G.J., Jr. Intensity of the polarized Raman band at 1340-1345 cm'' as an indicator of protein a-helix orientation: application to Pfl filamentous virus. // Biochemistry, 2000, v.39, pp.2677-2684.

102. Bandekar J., Amide modes and protein conformation. // Biochimica et Biophysica Acta, 1992, v.1120, pp.123-143.

103. Sugeta H., Go A., Miyazawa T. //Bull. Chem Soc. Japan, 1973, v. 46, pp.3407.

104. Kitagawa T., Azuma T., Hamaguchi K. // Biopolymers, 1979, v. 18, pp.451.

105. Weiss-Lopez B.E., Goodrow M.H., Musker W.K., Nash CP. Conformational dependence of the disulfide stretching frequency in cyclic model compounds. // Journal of the American Chemical Society, 1986, v. 108, pp. 1271-1274.

106. Yoshida H., Matsuura H. Density functional study of the conformations and vibrations of 1,2-dimethoxyethane. // Journal of Physical Chemistry A, 1998, v. 102, pp.2691-2699.

107. Gorbitz CM. Conformational properties of disulphide bridges. 2. Rotational potentials of diethyl disulphide. // Joumal of Physical Organic Chemistry, 1994, v.7, pp.259-267.

108. Thornton J.M. Disulphide bridges in globular proteins. // Joumal of Molecular Biology, 1981, V.151, pp.261-287.

109. Bicknell-Brown E., L im B. T., Kimura T. Laser Raman spectroscopy of adrenal iron-sulfur apoprotein: the anomalous tyrosine residue at position 82. // Biochemical and Biophysical Research Communications, 1981, v.lOl, №1, pp.298-305.

110. Takesada H., Nakanishi M., Hirakawa A.Y., Tsuboi M. Hydrogen-deuterium exchange of the tryptophan residues in bovine a-lactalbumin. // Biopolymers, 1976, v. 15, pp.1929-1938.

111. Tsuboi М., Overman S.A., Thomas G.J., Jr., Orientation of tryptophan-26 in coat protein subunits of the filamentous virus Ff by polarized Raman microscopy. // Biochemistry, 1996, v.35, pp. 10403-10410.

112. Verduin B.J.M., Prescott В., Thomas G.J., Jr. RNA-protein interactions nd secondary structures of cowpea chlorotic mottle virus for in vitro assembly. // Biochemistry, 1984, v.23, pp.4301-4308.

113. Shidlovskaya E.G., Schimansky-Geier L., Romanovsky Y u. M. Nonlinear vibrations in a 2-dimensional protein cluster model with linear bonds. // Zeitschrift fiir Physikalische Chemie, 2000, v.214, № 1, pp.65-82.

114. Молекулярная динамика ферментов. Под редакцией Романовского Ю.М. и Эбелинга В. М.: Издательство Московского университета, 2000.

115. Brown K. G., Erilirh S.C., Small E.W., Peticolas W.L. Conformationally dependent low-frequency motions ofproteins by laser Raman spectroscopy. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1972, V.69, pp. 1467-1469.

116. Genzel L., Keilmann F., Martin T.P., Winterling G., Yacoby Y., Fronlich H., Makinen M. W. Low-frequency Raman spectra of lysozyme. // Biopolymers, 1976, v. 15, pp.219-225.

117. Peticolas W.L. Low frequency vibrations and the dynamics of proteins and polypeptides. // Methods Enzymology, 1979, v.61, pp.425-458.

118. Colaianni S.E.M., Nielsen O.F. Low-frequency Raman spectroscopy. // Journal of Molecular Structure, 1995, v.347, pp.267-283.

119. Urabe H., Sugawara Y., Ataka M., Rupprecht A. Low-frequency Raman spectra of lysozyme crystals and oriented DNA films: dynamics of crystal water. // Biophysical Joumal, 1998,v.74,pp.l53 3-1540.

120. Deak J., Chiu H.L., Lewis C.M., Miller R.J.D., Ulfrafast phase grating studies of heme proteins: observation of the low-frequency modes directing functionally important protein motions. // J. Phys. Chem., 1998, v.l02, pp.6621-6634.

121. Withnall R., Protein-ligand interactions studied by Raman and resonance Raman spectroscopy. In: Protein-ligand interactions: structure and spectroscopy, Harding S.E., Chowdhry B.Z.,. Eds., Oxford: University Press, 2001, pp.265-310.

122. Dong A., Meyer J.D., Kendrick B.S., Manning M.C., Carpenter J.F., Effect of secondary structure on the activity of enzymes suspended in organic solvents. // Arch. Biochem. Biophys., 1996, v.334, pp.406-414.

123. Handori K., Kinoshita N., Shichida Y., Maeda A., Protein structural changes in bacteriorhodopsin upon photoisomerization as revealed by polarized FTIR spectroscopy. // J. Phys. Chem. B, 1998, v.l02, pp.7899-7905.

124. White A.J., Drabble K., Ward S., Wharton C.W., Analysis and elimination of protein perturbation in infrared difference spectra of acyl-chymotrypsin ester carbonyl groups by using 'AC isotopic substitution. // Biochem. J., 1992, v.287, pp.317-323.

125. Johal S.S., White A.J., Wharton C.W., Effect of specificity on ligand conformation in acyl-chymotrypsins. // Biochem. J., 1994, v.297, pp.281-287.

126. Toreggiani A., Fini G., Raman specfroscopic studies of ligand-protein interactions: the binding of biotin analogues by avidin. // J. Raman Spectroscopy, 1998, v.29, pp.229236.

127. Fleury F., lanoul А., Berjot М., Feofanov А., Alix A.J.P., Nabiev I., Camptothecin-binding site in human serum albumin and protein transformations induced by drug binding. // FEBS Letters, 1997, v.411, pp.215-220.

128. Denk W., Strickler J., Webb W.W., Two-photon molecular excitation in laser scanning microscopy. In: Handbook of Biological Confocal Microscopy, J.B.Pawley, Ed., New York: Plenum Press, 1995.

129. Piston D.W., Masters B.R., Webb W.W., Three-dimensionally resolved NAD(P)H cellular metabolic redox imaging of the in situ cornea with two-photon excitation laser scanning microscopy. // J. Microscopy, 1995, v. 178, pp.20-27.

130. Piston D.W., Kirby M.S., Cheng H., Lederer W.J., Webb W.W., Two-photon excitation fluorescence imaging of three-dimensional calcium-ion activity. // Applied Optics-OT, 1994, V.33, p.662.

131. Manni J.G., Two-photon excitation expands the capabilities of laser-scanning microscopy. // Biophotonics International, Jan/Feb 1996, pp.44-53.

132. Robinson M.K., Multiphoton microscopy expands its reach. // Biophotonics International, Sept/Oct 1997, pp.3 8-45.

133. Maiti S., Shear J.B., Williams R.M., Zipfel W.R., Webb W. W., Measuring serotonin distribution in live cells with three-photon excitation, Science, 1997, v.275, pp.530-532.

134. Popp A., Ujj L., Atkinson G.H. Bathorhodopsin structure in the room-temperature rhodopsin photo-sequence: picosecond time-resolved coherent anti-Stokes Raman scattering. // Proceedings National Academy Sciences (USA), 1996, v.93, pp.372-376.

135. Kholodenko Y., Volk M., Gooding E., Hochstrasser R.M. Energy dissipation and relaxation processes in deoxy myoglobin after photoexcitation in the Soret region. // Chemical Physics, 2000, v.259, pp.71-87.

136. Duncan M.D., Reintjes J., Manuccia T.S. Scanning coherent anti-Stokes Raman microscope. // Optics Letters, 1982, v.7, N8, pp.350-352.

137. Zumbusch A., Holtom G.R., Sunney Xie X. Three-dimensional vibrational imaging by coherent anti-Stokes Raman scattering. // Physical Review Letters, 1999, v. 82, N20, pp. 4142-4145.

138. Hashimoto M, Araki T., Molecular vibration imaging in the fingerprint region by use of coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy with a coUinear configuration. // Optics Letters, 2000, v.25, pp.1768-1770.

139. Potma E. O., de Boeij W.P., Wiersma D. A., Nonlinear coherent four-wave mixing in optical microscopy. // J. Opt. Soc. Amer. B, 2000, v. 17, pp. 1678-1684.

140. Potma E.O., de Boeij W.P., van Haastert P.J.M., Wiersma D.A., Real-time visualization of intracellular hydrodynamics in single living cells. // Proc. Nati. Acad. Sei. USA, 2001, V.98, pp. 1577-1582.73

141. Hamm P., Lim M., Hochstrasser R. M., Structure of the amide I band measured by femtosecond nonlinear-infrared spectroscopy. // J. Phys. Chem. B, 1998, v.l02, pp.61236138.

142. Hamm P, Hochstrasser KM., Structure and dynamics of proteins and peptides: femtosecond two-dimensional infrared spectroscopy. // Pract. Spectrosc, 2001, v.26, pp.273-347.

143. Коротеев Н.И. Новые схемы нелинейной оптической спектроскопии растворов хиральных биологических макромолекул. // ЖЭТФ, 1994, т.106, N5, с. 1260-1277.

144. Коротеев Н.И. Когерентная спектроскопия изотропных нецентросимметричных сред на основе измерения частотной дисперсии нелинейной оптической активности. // Квантовая электроника, 1994, т.21, N11, с. 1063-1070.

145. Коротеев Н.И. Циркулярный фотогальванический эффект в оптически-активных жидкостях. // Письма в ЖЭТФ, 1995, т.61, N2, с.83-86.