Молекулярный механизм взаимодействия кверцетина с фосфатидилхолином тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.04 ВАК РФ

На правах рукописи

ШАРАФУТДИНОВА РИММА РИНАТОВНА

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КВЕРЦЕТИНА С ФОСФАТИДИЛХОЛИНОМ

02.00.04 - Физическая химия

/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

О 9 ДПР 2009

Уфа - 2009

003466413

Работа выполнена на кафедре медицинской физики с курсом информатики Башкирского государственного медицинского университета г.Уфы

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор физико-математических наук, профессор Насибуллин Руслан Сагитович

доктор физико-математических наук, профессор Якшибаев Роберт Асгатович доктор физико-математических наук, _ профессор Фахретдинов Идрис Акрамович

Московский государственный

университет им. М.В.Ломоносова

Защита диссертации состоится "23" апреля 2009 г. в 14- час на заседании диссертационного совета Д 212.013.10 при Башкирском государственном университете по адресу: 450074, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32, БашГУ, химический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Башкирского государственного университета

Автореферат разослан" 2! " марта 2009 г.

Ученый секретарь

Общая характеристика работы Актуальность темы. Установление связи между структурой молекулы и ее биологической активности является сегодня одной из важнейших задач современной фундаментальной науки. Без решения этих задач невозможно понимание молекулярных основ жизни и управления процессами, протекающими в биологических системах. Возможности современной экспериментальной техники и методов квантовой химии позволяют осуществлять исследования сложных биологических систем.

Флавоноиды представляют собой класс биологически активных веществ обладающих антиоксидантными, противовоспалительными, антигистаминными и многими другими свойствами. Биологическая активность веществ широкого спектра действия зависит от их способности взаимодействовать с биологическими объектами, и в первую очередь, с клеточными мембранами. Основным структурообразующим компонентом клеточных мембран являются фосфолипиды, среди них особое место занимает молекула фосфатидилхолина (ФХ), которая сконцентрирована в наружном молекулярном слое клеточных мембран. Для создания теории связи структуры химических соединений с их биологической активностью необходимо проведение исследований конкретных соединений с биосистемами. В рамках этой задачи аналогичные исследования проводились с типичным представителем класса флавоноидов 3,5,7,3',4'-пентаоксифлавонолом (кверцетином) с клеточным ФХ.

Существует множество работ, посвященных исследованиям образования различных комплексов флавоноидов с фосфолипидами, включая формирование посредством водородных связей. Несмотря на это комплексы, образующиеся за счет тг-системы представляют больший интерес, вследствие того, что данный механизм объясняет существование биоактивности соединение в случаях, когда другие типы связываний становятся невозможными из-за стерических препяствий. Подробное раскрытие механизма данного типа взаимодействия может иметь огромное значение, так как он является наиболее информативным с точки зрения определения возможных конформационных свойств и

изменения электронного строения взаимодействующих молекул. Учитывая то, что при связывании с биологическими системами молекулы класса флавоноидов не обнаруживают разрушение своей структуры, изучение изменений структуры и электронного строения молекул при взаимодействии является актуальным.

Цель работы. Исследование молекулярного механизма взаимодействия кверцетина с ФХ.

Задачи исследования. Цель работы требует решения следующих задач:

- установление существования комплексов с участием тг-системы электронов колец А и С кверцетина с >Г(СИ3)з - группой ФХ методами ЯМР-спектроскопии и квантовой химии;

- определение возможных конформационных состояний кверцетина с использованием методов квантовой химии;

- исследование конформационных состояний методом ЯМР, основанном на ядерном эффекте Оверхаузера (ЯЭО);

- создание программного продукта цифровой обработки сигналов накопления ЯМР с целью повышения отношения сигнал/шум;

- определение изменения структуры и электронного строения молекул при комплексообразовании.

Научная новизна исследований. Методами ЯМР-спектроскопии и квантовой химии показано образование комплексов флавоноида с ФХ, за счет взаимодействия тг-системы электронов колец кверцетина и холиновой группы ФХ. Определены значительные изменения конформационных состояний кверцетина при комплексообразовании с ФХ. Эти данные были подтверждены методом ЯМР, основанного на ЯЭО. Кроме того, выявлены значительные изменения структуры и электронного строения и молекулы ФХ. Разработана программа, дающая возможность повысить соотношение сигнал/шум в непрерывном режиме работы спектрометра.

Теоретическая п практическая ценность работы. Результаты исследований взаимодействия кверцетина с ФХ, комплексообразование которых

подтверждено экспериментами ЯМР, могут быть использованы при построении теории связи структура - биологическая активность. Механизм взаимодействия кверцетина с ФХ представляют как фундаментальный, так и практический интерес. Информация о молекуле с известной биологической активностью и о ее воздействии на клеточные мембраны позволяет предсказать не только проницаемость и путь доставки лекарственных веществ из препаратов, в которых изучаемые соединения присутствуют, но и предложить новые эффективные лекарственные формы препарата.

Использование разработанного программного продукта с целью обработки массивов данных, полученных ЯМР с непрерывной разверткой с целью повышения чувствительности спектрометров.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих семинарах и конференциях: 1) Х-ХШ Всероссийские конференции "Структура и динамика молекулярных систем" (Казань-Москва-Иошкар-Ола-Уфа, 2003-2006гт.); 2) XIII Симпозиум по межмолекулярному взаимодействию и конформациям молекул (г.Санкт-Петербург, 2006г.); 3) Международная конференция «Современные достижения магнитно-резонансной томографии и спектроскопии в медицине» (г.Казань, 2007г.); 4) X молодежная конференция по органической химии (г.Уфа, 2007г.) 5) Всероссийская научно-техническая конференция «Медицинские информационные системы» (г.Таганрог, 2008г.). Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе 7 статей.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 131 странице, из них 28 страниц приложения. Список цитируемой литературы содержит 159 ссылок.

Основное содержание работы

Во введении сформулирована проблема и обоснована актуальность темы исследования; указаны объекты исследования, представлены цели

исследования и методы их достижения; определена научная новизна, теоретическая и практическая значимость работы.

В первой главе представлен литературный обзор. Рассмотрены особенности структурных и физических характеристик кверцетина и фосфолипидов, а также изучены взаимодействия флавоноидов с биологическими объектами, полученные расчетными и экспериментальными методами.

Флавоноиды привлекают внимание ученых разносторонней биологической активностью и чрезвычайно низкой токсичностью. На сегодняшний день идентифицировано около 8000 различных молекул из группы флавоноидов, для которых выявлено более 40 видов биологической активности. Молекула кверцетина является производным бензо-7-пирона, в основе которого лежит фенилпропановый скелет, состоящий из С6-СЗ-С6

Нрц углеродных единиц и

0[!11 наличием пяти

н„5,^ 1 /Рпч-и

C,0j / Иру ГИДроКСИЛЬНЫХ Групп

г4 / л« г

| с | (рис.1). Квантово-

Лт 5U,\ химические и

Vi'1 ,Vpi А I В

экспериментальные данные

.Ли] "p'i ______r__

плоское

y1'1'^ "'"' литературы выявили

' Çi

Ни,-' vi!) Xû,

111 11"

I II | практически

011,1 \ °1П1 нрч строение кверцетина в

Нр9]

свободном состоянии.

Рис. 1 Структура молекулы кверцетина _

Вторая часть главы

посвящена фосфолипидам клеточных мембран, классификации и роли липидных молекул в составе биологических мембран; рассмотрены вопросы пространственного строения и подвижности изучаемых фосфолипидных молекул и особенностях их организации в мембране, их физико-химических свойствах и методах исследований.

Биологические мембраны являются очень сложными объектами, поскольку выполняют функцию регулирования большинства жизненно важных клеточных процессов. Основным структурообразующим компонентом биомембран являются липиды и, в частности, фосфолипиды. Они участвуют во всех мембранных процессах.

Третья часть главы посвящена изучению взаимодействия флавоноидов с биологическими системами. При рассмотрении данного вопроса немаловажным является определение мест локализации, степень воздействия и проницаемость молекул флавоноидов сквозь структурообразующие клеточных мембран.

Известно, что флавоноиды, в частности кверцетин, влияют на структуру и динамику фосфолипидов. Стоит также отметить, что воздействие на мембрану зависит от структуры биологически активного вещества рассматриваемого класса.

Несмотря на множество работ, посвященных изучению взаимодействия флавоноидов с клеточными фосфолипидами, молекулярный механизм взаимодействия еще не достаточно изучен.

Во второй главе рассматриваются методы исследований: ЯМР-спектроскопии и квантовой химии.

Экспериментальный метод исследования ЯМР-спектроскопии применялся как при подтверждении образования комплекса кверцетина с ФХ на ядрах |3С и 31Р, так и при доказательстве изменений конформационных состояний флавоноида при взаимодействии с ФХ на ядрах 'Н, основанном на

яэо.

Суть ЯЭО состоит в прямом магнитном взаимодействии ядер, проявляющемся в изменении интенсивности одного из резонансных сигналов при облучении другого. Облучение происходит под действием резонансного электромагнитного поля, вследствие чего наблюдаются изменения разности заселенности уровней энергии. В результате этих изменений появляется дополнительный канал для релаксационных процессов. Метод разностных спектров дает возможность получать структурные данные молекул независимо

от наличия скалярного спин-сиинового взаимодействия между атомами в молекуле. Он позволяет произвести измерения расстояний между ядрами. В настоящее время других методов определения межъядерных расстояний в растворах не существует, поэтому имеет особое значение при исследовании молекул, активность которых проявляется, как правило, в состоянии растворов.

Рассмотрены основные приближения, используемые в различных квантовохимических методах, на основании анализа преимуществ и недостатков различных полуэмпирических методов расчетов дано обоснование выбора методов MNDO и AMI как наиболее подходящих для решения поставленной задачи. Квантовохимические методы позволяют установить существование комплексов биологически активных соединений с биомолекулами, в том числе и клеточными фосфолипидами, и определить структурные и такие физико-химические характеристики образованных комплексов.

Методы MNDO и AMI являются наиболее подходящим для решения поставленных нами задач. При изучении микроволновых спектров молекулы пиразола, а также спектров, полученных ядерным квадрупольным резонансом молекул пиридина и лецитина, Насибуллиным P.C. получены значения тензора квадрупольной связи ядер азота. Полученный градиент поля является наиболее непосредственным критерием адекватности выбранных квантово-химических методов. Полученные результаты экспериментов хорошо согласуются с результатами квантово-химических методов.

С учетом того, что данная работа является продолжением обширной программы кафедры физики БГМУ по исследованию молекулярного механизма действия биологически активных препаратов с целью построения теории связи структуры молекул с их биологической активностью, то применение одних и тех же методом необходимо для сопоставления результатов данной работы с предыдущими.

В третьей главе рассмотрен вопрос о методах повышения чувствительности спектрометров ЯМР. При проведении экспериментов

методом ЯМР с непрерывной разверткой проводится накопление спектров, сопровождающееся шумами. Шум является по своей природе случайной величиной, сам сигнал - регулярной. С целью повышения отношения сигнал/шум была разработана программа в среде Delphi позволяющая проводить' параллельное или последовательное суммирование точек при предварительно заданном числе интервалов. Массив данных для обработки импортируются из файла после оцифровки с помощью аналогово-цнфрового преобразователя. Введем обозначения: i - порядковый номер точки в интервале, j - номер интервала. Метод так называемого последовательного суммирования основан на том, что проводится суммирование всех точек j-ro интервала, который на выходе приобретает порядковый номер j. Параллельное суммирование проводится сложением всех соответствующих i-тому номеру точки в каждом j интервале, которые на выходе приобретают порядковый номер j. Тестирование обоих методов показало, что метод параллельного суммирования является более точным. Очевидно, что при накоплении нельзя точно воспроизвести полностью линию спектра, на это влияет множество факторов.

В четвертой главе представлены условия проведения и результаты экспериментов ЯМР комплексообразования кверцетина с ФХ и возможных изменений конформационных состояний флавоноида; методика проведения квантово-химических расчетов и их результаты.

В первой части главы показаны результаты эксперимента определения существования комплекса кверцетина с ФХ, полученного ЯМР на ядрах 13С, за счет сдвига сигналов от ядер с[2!, си, c[4i (53,230 м.д. у свободного ФХ) в слабое поле при формировании комплекса с квердетином на 1,585 м.д. (рис.2). При анализе спектров было обнаружено, что при Т=300К происходит быстрый (в шкале времени ЯМР) обмен между комплексами. Поэтому полученные значения химического сдвига являются усредненными величинами.

Вторая часть главы посвящена результатам квантово-химических расчетов. Исследовано две разновидности комплекса, различающихся

количеством и местоположением ФХ относительно плоскости кверцетина. Первая разновидность ir-комплекса "кверцетин-ФХ" - образуется при взаимодействии молекулы кверцетина с одной молекулой ФХ, расположенной на кольцах А или С (рис. 3). Вторая разновидность комплекса образована путем взаимодействия кверцетина с двумя молекулами ФХ. В одном случае, молекулы лецитина связаны с кольцами А и С с одной стороны плоскости кверцетина (рис. 3), в другом случае - с разных сторон (рис.4).

Расчеты проводились путем дополнительных построений и попеременного варьирования двугранных углов 6i и б2 (рис.5), определялась зависимость энергии от взаимного расположения взаимодействующих молекул. В результате соответствующих расчетов строилась картина зависимости энергии комплексообразования от значений углов. Расчеты проводились полуэмпирическими методами MNDO и AMI с предварительной оптимизацией геометрии методом ММ+ программы HyperChem 7.01., Для расчетов использовались модели свободных молекул кверцетина и ФХ и комплексов кверцетин-ФХ, их структуры.

Картины зависимости энергии комплексообразования от значений торсионных углов 5i и 62 представлены на рис. 6 и 7. Определены области минимальных значений энергии. Глубина потенциальных ям позволяет сделать вывод об энергетической устойчивости структур в данных областях и охарактеризовать эти точки как локальные минимумы. Значения энергий комплексообразования представлены в таблицах 1 и 2.

Энергии первой и второй разновидностей комплекса говорят о том, что энергетически более выгодным, а значит, и более вероятным, является взаимодействие кверцетина одновременно с двумя фосфолипидными молекулами, расположенными с одной стороны относительно плоскости кверцетина. Энергии комплексообразования, полученные методами AMI и MNDO, близки по значению, а области, соответствующие наиболее устойчивому состоянию, практически совпадают. Поэтому в настоящей работе приведены результаты расчетов, проведенных только одним методом - MNDO.

о* "Э оОо

g S aae

S ¿"a

©eg

Ж ^ л

S " 3

о Cr О n

•a

67,464

64,824 63,756

60,454

58,309

54,815

49.624

48,49!

50,170

53,230

V с""».

Н!П<\

II

б

(СЩ,

о™

0т)—(™н

(М)г с^-О1"1

У"* ГСНА1

(СНЛ (Н,С>

Л4 Г-

н/'с

01»1Ч 0ю" >■7^0»

л»4

С

<н,с>

V»*

«»¡С),

С»'»!!,

СВ1Ь0В!1

Рис. 3 Комплексы кверцетина с ФХ: I - комплекс первой разновидности с одной ФХ, расположенной на кольце А или С; II - комплекс второй разновидности с двумя ФХ, расположенными на кольцах А и С с одной стороны относительно плоскости флавоноида; а - молекула кверцетина, б и с - ФХ1 и ФХ2.

к

I

(СВД,

ст

„О™

сЮЬоРЧ

ИЛ л,

н> с Уч

(Ян, о"", >«

омЗ?"

с

№Чн,

I

нП'Зс-оСТ „и

(НЛ Я,™С

нРЧг Л^С Н][Ш,С.

ХСВД,

Рис. 4 Комплекс комплекс второй разновидности с двумя ФХ, расположенными на кольцах. А и С с разных стороны относительно плоскости флавоноида; а -молекула кверцетина, б и с - ФХ1 и ФХ2.

см

\

/

'кПЛ]

.¿[5,4

ф, ---У1 Л

..¿5,2]

СК.2 - центр кольца А; СЯ, - центр кольца С; 5г.СЯ2-СК1-Ыги)-С(5д]; 62: СЯ, - СЯ2 - Ып'2] - С[5'2]. Начальные условия: 3[ = 52=0°,

/ СЯ2 - СЯ, - М"'" = 90°; ^ СЯ, - СЯ2 - К11'21 = 90°; ¿СЛ, -К1и1-С[5'1! = 180°; / СЯ2 - Ы11'2' - СГ5'2' = 180°.

Рис, 5 Построение и параметры, определяющие взаимное расположение молекул кверцетина и ФХ относительно друг друга

Рис. 6 Графики зависимости энергии от значения торсионных углов (ккал/моль):

а) взаимодействие кверцетина с ФХ расположенного на кольце А;

б) взаимодействие кверцетина с ФХ расположенного на кольце С.

О 30 60 90 120 1 50 180 210 240 270 300 330 360

Si

Рис. 7 Картины зависимости энергии комплексообразования кверцетина одновременно с двумя молекулами ФХ (ккал/моль) от значения пары углов (5Ь <5г): расположенными на кольцах А и С с разных сторон относительно плоскости кверцетина, полученные методами MNDO (а) и AMI (б); расположенными на кольцах А и С с одной стороны относительно плоскости кверцетина, полученные методами MNDO (в) и AM I (г).

Таблица 1

Энергии комплексообразования Екомп (ккал/моль) первой разновидности

на кольце А на кольце С

угол 8, метод угол 52 метод

МЖЮ АМ1 мшо АМ1

60° -5,05 -2,01 0° -1,93 -

210° -6,81 -6,12 210° -5,61 -5,55

310° -6,27 - - - -

Таблица 2

Энергии комплексообразования Екомп (ккал/моль) второй разновидности

ФХ с одной стороны относительно плоскости ФХ с разных сторон относительно плоскости

кверцетина кверцетина

Углы (5/, о2) метод Углы (61, о2) метод

МШО АМ1 МШО АМ1

(30°, 30°) -29,22 - (30°, 180°) -13,09 -

(30о,60°) - -28,70 (210°,30°) - -13,55

(120°,150°) - -20,07 (240°,30°) -14,73 -

(150°, 150°) -19,57 - - - -

В областях локальных энергетических минимумов всех комплексов взаимное расположение молекул таково, что полярная область ФХ пракпгчески параллельна плоскости флавоноида, т.е. не только холиновая группа, но и фосфатная достаточно близко расположена к атомам кверцетина.

Во всех исследованных комплексах отмечается нарушение плоской структуры кверцетина. Наблюдается изгиб кольца В относительно оси Ор] - С[5] и вращение кольца С относительно одиночной связи Ср]-С[ц] (рис.8). Изгиб кольца В определяли как изменения двугранных углов Сщ - Ср] - Ощ - Сщ, Ср] -0(1| - С[2] - С[п], С[51 - С[10] - Ст - С[3], Сцо] - С|4] - СР1 - Оц8] (меняются в среднем на 23°); вращение кольца С определяли изменениями углов 0[1]- С[2] - Одц -

С[161> С[3] - С[2] - С[ц] - С[п] (меняются в среднем на 33°). Первоначальные значения рассматриваемых углов составляют 179°-180°. Одновременно происходят изменения длин связей кверцетина, при котором наблюдается тенденция удлинения двойных и уменьшения длин одиночных связей на исследуемых кольцах.

СИ

Рис. 8 Изменение структуры кверцетина при взаимодействии с ФХ:

- изгиб кольца В относительно оси 0[Ч~С[4];

- вращение кольца С вокруг связи СррСрц.

Одновременно со структурными изменения кверцетина происходит перераспределение заряда в молекуле. Значимые изменения происходят на атомах флавоноида, расположенных наиболее близко к ФХ. Суммарные значения зарядов колец меняются. Происходит увеличение суммарного заряда кольца взаимодействующего с >Г(СН3)3-группой ФХ, и уменьшение суммарного заряда кольца, близко расположенного к фосфатной группе (в среднем на 0,04а.е. и на 0,03а.е., соответственно). Поскольку молекула кверцетина при комплексообразовании с ФХ остается электронейтральной, то изменение зарядов на атомах не связано с его переносом между молекулами, а объясняется внутренним перераспределением электронного внутри молекул.

Одновременно происходят изменения структуры и электронного строения ФХ. В полярной области ФХ практически во всех комплексах, кроме первой разновидности в случае, когда ФХ расположен на кольце А, происходит сближение либо между холиновой и фосфатной группами, либо между холиновой. группой и глицериновым позвоночником. Это сопровождается изменениями двугранных углов, при котором полярная область принимает

СП21

более скрученный вид. Хвосты молекул ФХ раздвигаются и немного вытягиваются. Особо сильное отдаление хвостов, в среднем на 0,4А, наблюдается в их верхней области.

Также происходит перераспределение заряда между атомами. При этом суммарные заряды фрагментов молекулы ФХ показали, что заряд холиновой группы уменьшается (в среднем 0,01а.е.), фосфатной - увеличивается (в среднем 0,02а.е.). Таким образом, молекула становиться более полярной, что, по-видимому, увеличивает ее реакционную способность. Данные изменения также могут свидетельствовать о том, что в процессе комплексообразования с кверцетином активное участие принимает не только холиновая, но и фосфатная группа молекулы ФХ. В пользу данного факта могут говорить и изменения электронного строения молекулярных орбиталей лецитина. Показано, что наиболее значимые изменения электронной заселенности нижней свободной молекулярной орбитали происходят на атомах холиновой группы, верхней занятой молекулярной орбитали - фосфатной группы.

Таким образом, анализ межатомных расстояний, структур оптимизированных комплексов и их электронного строения показал, что ломимо холиновой группы ФХ, в процессе комплексообразования кверцетина с фосфолипидом принимает активное участие и фосфатная группа.

Третья часть главы посвящена изучению изменений конформационных состояний кверцетина при образовании комплекса с ФХ проведенного методом ЯМР, основанном на ЯЭО. В результате было показано, что при облучении Нр4] раствора кверцетина интегральная интенсивность спектральных линий протонов Hps] и Н[27] возрастает на 3,2% и 2,8%, соответственно, с погрешностью 0,2% (рис.9). Подобное изменение интенсивности сигнала показывает сближение атомов водорода за счет вращения кольца С вокруг связи С[2]-С[ц]. При введении в раствор ФХ образуется комплекс цикла С флавоноида и холиновой группы ФХ, вызывающий торможение этого вращения. При этом, в спектрах от протонов H|2s] и Н[27] возрастание интенсивности сигналов при облучении протона Нр4] и наоборот не

наблюдается. Исчезновение влияния облучения Нр5] или Нр7\ и наоборот в комплексе качественно подтверждают поворот кольца С относительно плоскости кверцетина вокруг связи Сщ - С[щ-

Совпадение результатов экспериментов ЯМР подтверждают правильность расчетных методов.

Зп^ т т « сап А |Л К) "г Р»0 И «Г

МИ? «N00 «о ООКСРИ П

«4 ЮШ Г) П П р) ч»

^ьЬк к к к к (О ш оош шт «О (о

М IIШ I

Н|24)

Рис. 9 Спектры кверцетина: а) без насыщения;

б) с насыщением сигнала атома Нр4]

Выводы:

1. Установлено образование комплексов «кверцетин-ФХ» с участием ж -системы электронов колец кверцетина и 1Ч+(СЫ3)з - группы ФХ. Показано, что наибольшее значение энергии комплексообразования соответствует взаимодействию кверцетина одновременно с двумя молекулами ФХ, расположенными с одной стороны относительно плоскости флавоноида;

2. Методами квантовой химии и ЯМР, основанном на ЯЭО, на ядрах *Н показаны изменения конформационного состояния кверцетина при образовании

комплекса: изгиб кольца В и поворот кольца С относительно одиночной связи. Анализ электронного строения кверцетина показал значительные изменения на кольцах, взаимодействующих с фосфолипидом;

3. Разработан программный продукт в среде Delphi, позволяющий проводить цифровую обработку данных, полученных методом ЯМР с непрерывной разверткой, с целью повышения отношения сигнал/шум;

4. Установлено, что формирование исследуемых комплексов приводит также и к изменениям пространственной структуры и электронного строения молекул ФХ. Показано, что активное участие в процессе комплексообразования кверцетина с ФХ принимает не только холиновая, но и фосфатная группы фосфолипида. При этом данный комплекс является достаточно прочным и блокирует активные центры ФХ.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Шарафутдинова P.P. Исследование конформационного состояния кверцетина при комплексообразовании с лецитином / P.P. Шарафутдинова, P.C. Насибуллин, Е.Р. Фахретдинова // Химическая физика и мезоскопия. - 2008. -Т.10. - №4-С.510-513.

2. Сетченков М.С. О модернизации спектрометра "TESLA BS-567 А" / М.С. Сетчецков, P.P. Шарафутдинова, P.C. Насибуллин, // Датчики и системы. -2006. - №2 - С.38-39.

3. Шарафутдинова P.P. Исследование комплекса кверцетин-фосфатидилхолин / P.P. Шарафутдинова, P.C. Насибуллин // Известия ЮФУ. Технические науки -2008. - №5 - С.213-216.

4. Шарафутдинова P.P. Взаимодействие кверцетина одновременно с двумя молекулами фосфатидилхолика / P.P. Шарафутдинова, Сетченков М.С., Насибуллин P.C. // Сб. статей XIII Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем". - Уфа, 2006. - 4.2. - С.411-414.

5. Шарафутдинова P.P. Комплекс 3,5,7,3',4-пентаоксифлавонола одновременно с двумя молекулами фосфатидилхолина, расположенных на крайних кольцах / P.P. Шарафутдинова P.C. Насибуллин // Сб. статей XII Всероссийской

конференции "Структура и динамика молекулярных систем" - Йошкар-Ола, 2005. - 4.2 - С.326-329.

6. Шарафутдинова P.P. Изменение электронного строения кверцетина при комплексообразовании с фосфатидилхолином / P.P. Шарафутдинова, С.Н. Загидуллин, P.C. Насибуллин // Сб. статей XI Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных систем" - Москва, 2004. - 4.2 - С.91-93.

7. Шарафутдинова P.P. Конформационные состояния мирицетина в условиях взаимодействия с клеточными мембранами / P.P. Шарафутдинова, P.C. Насибуллин, Ю.Г. Афанасьева // Сб. статей X Всероссийской конференции "Структура и динамика молекулярных- систем" - г. Казань, 2003г. - 4.2 - С.194-196.

ШАРАФУТДИНОВА РИММА РИНАТОВНА

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ МЕХАНИЗМ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КВЕРЦЕТИНА С ФОСФАТИДИЛХОЛИНОМ

02.00.04 - Физическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Подписано в печать 19.03.2009г. Бумага офсетная. Отпечатано иа ризографе. Формат 60x84 'Ай. Усл.-печ. л. 1,0. Уч.-изд. л. 1,3. Тираж 100 экз. Заказ №08.

450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3, Г'ОУ ВПО «Башгосмедуниверситет РОСЗДРАВА»

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Строение и свойства флавоноидов

1.2 Особенности структуры и некоторые физико-химические свойства кверцетина

1.3 Биологические мембраны и их функции

1.3.1 Структура биологических мембран

1.4 Взаимодействие флавоноидов с биологическими системами

Глава 2. Методы исследования

2.1 Ядерный магнитный резонанс

2.1.1. Основы ЯМР

2.1.1.1 Химический сдвиг

2.1.1.2 Релаксационные эффекты

2.1.2 Ядерный эффект Оверхаузера

2.1.2.1 Природа ЯЭО

2.1.2.2 Метод разностных спектров 34 2.2. Квантово-химические методы расчетов

2.2.1. Основные приближения квантово- химических методов расчета электронной структуры молекул

2.2.2 Приближения полуэмпирических методов и требования ^ к ним

2.2.2.1 Обзор полуэмпирических методов расчета

2.2.2.2 Степень надежности и достоверности результатов квантово- химических расчетов

2.2.3 Дескрипторы молекулярной структуры в компьютерном моделировании

Глава 3. Повышение чувствительность спектров ЯМР

3.1. Методы повышения чувствительности

3.2. Алгоритм обработки данных

Глава 4. Эксперименты и квантово-химические расчеты

4.1 Эксперименты ЯМР

4.1.1 Материалы и условия проведения ЯМР экспериментов

4.1.2 Результаты ЯМР 13С

4.2 Результаты квантово-химических расчетов

4.2.1 Методика проведения квантово-химических расчетов

4.2.2 Исследуемые разновидности комплексов

4.2.3 Изменения структуры и электронного строения кверце

4.2.4 Изменения структуры и электронного строения ФХ

4.3. Результаты экспериментальных измерений ЯЭО 84 Обсуждение результатов 88 Выводы 91 Список литературы 92 Приложение 1 109 Приложение

Актуальность темы. Установление связи между структурой молекулы и ее биологической активностью является одной из важнейших задач фундаментальной науки. Без решения этих задач невозможно понимание молекулярных основ жизни и управление процессами, протекающими в биологических системах. Возможности современной экспериментальной техники и методов квантовой химии позволяют осуществлять исследования сложных биологических систем.

Флавоноиды представляют собой класс биологически активных веществ, обладающих антиаллергическими, антиоксидантными, противовоспалительными и многими другими свойствами. Биологическая активность веществ широкого спектра действия зависит от их способности взаимодействовать с биологическими объектами и в первую очередь с клеточными мембранами [5,7,9,87,38]. Основным структурообразующим компонентом клеточных мембран являются фосфолипиды. Среди них особое место занимают молекулы фосфатидилхолина (ФХ), которые сконцентрированы в наружном молекулярном слое клеточных мембран. Для создания теории связи структуры химических соединений с их биологической активностью необходимо проведение исследований конкретных соединений с биосистемами. В рамках этой задачи аналогичные исследования проводились с типичным представителем класса флавоноидов - 3,5,7,3',4'- пентаоксифлавонолом (кверцетином) - с клеточным ФХ.

Существует множество работ, посвященных исследованиям образования различных комплексов флавоноидов с фосфолипидами, включая формирование посредством водородных связей. Несмотря на это, комплексы, образующиеся за счет тс-системы, представляют больший интерес вследствие того, что данный механизм объясняет существование биоактивности вещества в случаях, когда другие типы связываний становятся невозможными из-за стерических препятствий. Подробное раскрытие механизма данного типа взаимодействия может иметь огромное значение, так как он является наиболее информативным с точки зрения определения возможных конформационных свойств и изменения электронного строения взаимодействующих молекул. Учитывая, что при связывании с биологическими системами молекулы класса флавоноидов не претерпевают разрушение своей структуры, то изучение изменений структуры и электронного строения молекул при их взаимодействии является актуальным.

Цель работы. Исследование молекулярного механизма взаимодействия кверцетина с ФХ.

Исследование молекулярного механизма взаимодействия кверцетина с клеточным ФХ требует решения следующих задач:

- установление существования комплексов с участием 7г-системы электронов колец А и С кверцетина с К+(СН3)3-группой ФХ методами ЯМР-спектроскопии и квантовой химии;

- определение возможных конформационных состояний кверцетина с использованием методов квантовой химии;

- исследование конформационных состояний методом ядерного эффекта Оверхаузера;

- создание программного продукта обработки сигналов ЯМР с целью повышения отношения сигнал/шум;

- определение изменения структуры и электронного строения молекул при комплексообразовании.

Научная новизна исследований. Методами ЯМР-спектроскопии и квантовой химии показано образование комплексов флавоноида с ФХ за счет взаимодействия 71-системы электронов колец кверцетина и холиновой группы ФХ. Определены значительные изменения пространственной структуры кверцетина при комплексообразовании с ФХ. Эти данные были подтверждены экспериментально измерениями ЯЭО. Кроме того, выявлены значительные изменения пространственной структуры и электронного строения и молекулы ФХ. Разработана программа, дающая возможность повысить соотношение сигнал/шум в непрерывном режиме работы спектрометра.

Теоретическая и практическая ценность работы. Результаты исследований взаимодействия кверцетина с ФХ, комплексообразование которых подтверждено экспериментами ЯМР, могут быть использованы при построении теории связи структура - биологическая активность. Механизм взаимодействия кверцетина с ФХ представляет как фундаментальный, так и практический интерес. Информация об изменениях конформационных состояний ФХ позволяет предсказать проницаемость клеточных мембран. Определение точек локализации кверцетина дает возможность установить путь доставки лекарственных веществ из препаратов, в которых изучаемое соединение присутствует, и предложить новые эффективные лекарственные формы препарата.

Использование разработанного программного продукта с целью обработки массивов данных, полученных экспериментами ЯМР с непрерывной разверткой, позволяет значительно повысить отношение сигнал/шум.

Данная работа проводилась в рамках обширной программы кафедры физики БГМУ по исследованию молекулярного механизма действия биологически активных препаратов с целью построения теории связи структуры молекул с их биологической активностью при поддержке гранта РФФИ Поволжье (№40/60-11).

1. Установлено образование комплексов «кверцетин-ФХ» с участием к системы электронов колец кверцетина и ]ЧГ(СН3)з- группы ФХ. Показано, что наибольшее значение энергии комплексообразования соответствует взаимодей ствию кверцетина одновременно с двумя молекулами ФХ, расположенными с одной стороны относительно плоскости флавоноида.2. Методами квантовой химии и экспериментальных измерений ЯЭО на ядрах 'Н показаны изменения конформационного состояния кверцетина при образовании комплекса: изгиб кольца В и поворот кольца С относительно оди ночной связи. Показано значительное изменение электронного строения на кольцах кверцетина, взаимодействующих с полярной головкой фосфолипида.3. Разработан программный продукт в среде Delphi, позволяющий прово дить обработку спектральных данных, полученных методом ЯМР с непрерыв ной разверткой, с целью повышения отношения сигнал/шум.4. Установлено, что формирование исследуемых комплексов приводит также и к изменениям пространственной структуры и электронного строения молекул ФХ. Показано, что активное участие в процессе комплексообразования кверцетина с ФХ принимает не только холиновая группа фосфолипида, но и фосфатная. При этом данный комплекс является достаточно прочным и блоки рует активные центры ФХ.

1. Абрагам, А. Ядерный магнетизм.: пер. с англ. — М., 1963. - 552 С.

2. Байгулова О.В. Физические аспекты взаимодействия полихлорированных дибензо-п-диоксинов с клеточным фосфатидилэтаноламином: дисс. канд. физ.-мат. наук. Уфа, 2003. — 308 с.

3. Байгулова, О.В. Квантовохимические исследования механизмов взаимодействия диоксинов с клеточными фосфолипидами / О.В. Байгулова, P.C. Насибуллин // Исследовано в России. 2003. - с. 733-742. (httm://zhumal.ape.relarn.ru/articles/2003/064.pdf).

4. Биологические мембраны. Методы / под. ред. Дж. Финдлея, У. Эванза. М.: Мир, 1990. - 424 с.

5. Богатыренко, E.H. Влияние органических пероксидов на рост культивируемых клеток высших растений / E.H. Богатыренко, Г.П. Редкозубова, A.A. Конрадов // Биофизика. 1989. - Т. 34, № 2. - С. 327-329.

6. Буркерт У., Эллинджер Н. Молекулярная механика. М.: Мир, 1986.

7. Бурлакова, Е.Б. Влияние ингибиторов радикальных реакций окисления липидов на электрическую активность изолированного нейрона виноградной улитки / Е.Б. Бурлакова, E.H. Греченко, E.H. Соколов, С.Ф. Терехова// Биофизика. 1986. - Т. 31, №5. - С. 921-923.

8. Влияние на перекисное окисление фосфолипидов генистеина и дайдзеина, полученных кислотным гидролизом их гликозидов / Б.А. Уткина, C.B. Антошина, A.A. Селищева и др. // Биоорганическая химия. 2004. — Т. 30, № 4. - С. 429-435.

9. Гладышева, Т.В. Дозовая зависимость различных нагрузок в методе розеткообразования / Т.В. Гладышева, A.A. Конрадов, К.А. Лебедев // Биофизика. 1989. - Т. 34, № 5. - С. 833-834.

10. Грищенко, О.М. Физико-химические свойства электронного строения кверцетина / О.М. Грищенко, JI.C. Дегтярев, Л.Б. Пилипчук // Фарм. журнал. 1999. - № 2. - С. 34-38.

11. Гюнтер, X. Введение в курс спектроскопии ЯМР: пер. с англ. под ред. Ю.А.Устынюка, Н.М.Сергеева. М., 1984 - 480 С.

12. Давыдов, A.C. Квантовая химия. М.: Наука, 1973. - 703 с.

13. Дероум, Э. Современные методы ЯМР для химических исследований: пер.с англ. М., 1992. - 401 С.

14. Загитов Г.Н., Математическое моделирование процессов взаимодействия пиразола и некоторых его производных с фосфолипидами клеточных мембран: дисс. канд. физ.-мат. наук. Уфа, 1992. - 115 е.;

15. Зелеев М.Х. Математическое моделирование процессов взаимодействия пиридина и некоторых его производных с клеточными фосфолипидами: дисс. канд. физ.-мат. наук. Уфа, 1995. - 110 е.;

16. Ивков, И.Г. Липидный бислой биологических мембран / И.Г. Ивков, Г.Н. Берестовкий. М.: Наука, 1982. - 224 с.

17. Исследование комплекса 3,5,7,3',4'-пентаоксифлавонола с фосфатидилхолином / Насибуллин P.C., Никитина Т.И., Афанасьева Ю.Г. и др. // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. 2002. - № 6.

18. Квантово-химические исследования воздействия 2,3,7,8-ТХДД на клеточные фосфолипиды / P.C. Насибуллин, О.В. Байгулова, Е.Р. Фахретдинова и др. // Токсикологический вестник. 1999. - № 4. - С. 14-16.

19. Кислородные радикалы в химии, биологии и медицине / А.И. Потапович, В.А. Костюк, С.М. Терещенко, И.Б. Афанасьев. Рига, 1988. - 25 с.

20. Комплексообразование 2,3,7,8- ТХДД с двумя молекулами ФЭ / О.В. Байгулова, М.С. Сетченков, Д.И. Косарева и др. // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. 1999. - № 2.

21. Косарева, Д.И. Математическое моделирование конформационных свойств фосфолипидов клеточных мембран при образовании комплексов с пиридином и некоторыми его производными: дис. канд. физ.-мат. наук. Уфа, 1999.-203 с.

22. Костецкий, Э.Я. Эволюция фосфолипидного состава морских беспозвоночных/ Э.Я. Костецкий, Ю.А. Щипунов // Журнал эвол. биохим. физиол.- 1983. -Т. 19, № 1.-С. 11-19.

23. Котык, А. Мембранный транспорт / А. Котык, К. Яначек. М.: Мир, 1980.-45 с.

24. Ландау, Л.Д. Квантовая механика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. М.: Наука, 1974. - 752 с.

25. Лодиш, X. Сборка клеточных мембран / X. Лодиш, Дж. Ротмен // Молекулы и клетки.-М.: Мир, 1982.-Вып. 7. С. 149-153.

26. Насибуллин, P.C. Квантовохимическое моделирование взаимодействия полихлорированных дибензо-п-диоксинов с фосфатидилэтаноламином / P.C. Насибуллин, О.В. Байгулова // Токсикологический вестник. 2001. - № 1. - С. 10-14.

27. Насибуллин, P.C. Комплекс пиридина с фосфолипидами клеточных мембран / P.C. Насибуллин, Л.В. Спирихин, Д.И. Косарева // Биополимеры и клетка 1998.-Т. 14, №5.-С. 15-17.

28. Насибуллин, P.C. Комплексообразование полихлорированных дибензо-п-диоксинов с фосфатидилэтаноламином / P.C. Насибуллин, О.В. Байгулова, Д.И. Косарева // Химия и компьютерное моделирование. Бутлеровские сообщения. 2001. - № 4.

29. Насибуллин, P.C. Образование комплексов молекулы пиразола с фосфолипидами / P.C. Насибуллин, Л.В. Спирихин, В.А. Пономарева // Биофизика. 1991. - Т. 36, № 4. - С. 594-598.

30. Полу эмпирические методы расчета электронной структуры: в 2-х т. / под ред. Дж. Сигал. М.: Мир, 1980. - Т. 1. - 704 с.

31. Потапович, А.И. Сравнительное исследование антиоксидантных цитопротекторной активности флавоноидов / А.И. Потапович, В. А. Костюк // Биохимия. 2003. - Т. 68, № 5. - С. 632-638.

32. Рабинович, A.JI. Исследование структуры и свойств полиненасыщенных липидных монослоев методом молекулярной динамики / A.JI. Рабинович, П.О. Рипатти, Н.К. Балабаев // Журнал физической химии. -2002. Т. 76, № 11. - С. 2007-11.

33. Раевский, O.A. Дескрипторы молекулярной структуры в компьютерном дизайне биологически активных веществ/ O.A. Раевский //Успехи химии. 1999. Т.68, №6. - 555-76.

34. Рошаль, А.Д. Теоретический анализ структуры комплексов 5-гидрооксифлавонолов с ионами металлов и производными бора / А.Д. Рошаль, Т.В. Сахно // Вестн. Харьковского нац. университета. Серия: Химия. 2001. — Вып. 7 (30). - № 532. - С. 123-129.

35. Сетченков, М.С. О модернизации спектрометра "TESLA BS-567 А" / М.С. Сетченков, P.P. Шарафутдинова, P.C. Насибуллин, // Датчики и системы. -2006. №2 - С.38-39.

36. Слэтер, Дж. Электронная структура молекул. М.: Мир, 1965. - 587 с.

37. Современные методы ЯМР для химических исследований: пер.с англ. / Э.Дероум М., 1992. - 401 с

38. Хохлов, А.П. Синтетические фенольные антиоксиданты -полифункциональные модуляторы биологических мембран / А.П. Хохлов, К.Н. Ярыгин, Е.Б. Бурлакова // Биол. мембраны. 1989. - № 6. - С. 133.

39. Хурсан, C.JI. Квантовая механика и квантовая химия: конспекты лекций. Уфа, 2005. - 164 с.

40. Шарафутдинова, P.P. Исследование комплекса кверцетин-фосфатидилхолин / P.P. Шарафутдинова, Р.С. Насибуллин // Известия ЮФУ. Технические науки 2008. - №5 - С.213-216.

41. Шарафутдинова, P.P. Исследование конформационного состояния кверцетина при комплексообразовании с лецитином / P.P. Шарафутдинова, Р.С. Насибуллин, Е.Р. Фахретдинова // Химическая физика и мезоскопия. 2008. -Т.10.-№4-С.510-513.

42. A biologically active lipophilic flavonol from Tanacetumparthenium / C.A. Williams, J.R. Hoult, J.B. Harborne et al. // Phytochemistry. 1995. - Vol. 38. -P. 267-270.

43. A quantum chemical explanation of the antioxidant activity of flavonoids / S.A. van Acker, M.J. De Groot, D.J. van den Berg et al. // Chem. Res. Toxicol. -1996.-Vol. 9.-P. 1305-12.

44. A quantum-mechanical study on the complexation of p-cyclodextrin with quercetin / Ch. Yan, X. Li, Zh. Xiu, C. Hao // J. Mol. Struct. Theochem. 2006. -Vol. 764, №1-3.-P. 95-100.

45. A theoretical study of the conformational behavior and electronic structure of taxifolin correlated with the free radical-scavenging activity / P. Trouillas, C. Fagnere, R. Lazzaroni et al. // Food Chemistry. 2004. - Vol. 88, № 4. - P. 571-82.

46. Affinity of isoflavonoids for lipid bilayers evaluated with liposomal systems / Ryuichi Kato, Katsuko Kajiya, Hiromi Tokumoto et al. // BioFactors. -2003.-Vol. 19.-P. 179-187.

47. Aimers, W. Воротные токи и движение зарядов в возбудимых мембранах / W. Aimers // Мембраны: ионные каналы: сб. статей. М.: Мир, 1981.-С. 141-142.

48. Andrieux, A. Conformation of the polar group of phosphatidylcholine in aqueous solution determined by nuclear magnetic resonance / A. Andrieux, J. Dufourcq, C. Lussan // C. R. Acad. Sci. Hebd. Seances Acad. Sci. D. 1972. - Vol. 274.-P. 2358-61.

49. Anti-inflammatory activity of some Ginkgo biloba constituents and of their phospholipid complexes / R. Delia Loggia, S. Sosa, A. Tubaro et al. // Fitoterapia. 1996. -Vol. 17.-P. 257-63.

50. Antioxidant activity of natural flavonoids is governed by number and location of their aromatic hydroxyl groups / Z.Y. Chen, P.T. Chan, K.Y. Ho et al. // Chemistry and Physics of Lipids. 1996. - Vol. 79. - P. 157-163.

51. Antioxidant and iron-chelation activities of the flavonoids catechin, quercetin and diosmetin on iron-loaded rat hepatocyte cultures /1. More, G. Lescoat, P. Cogrel et al. // Biochem. Pharmacol. 1993. - Vol. 45. - P. 13-19.

52. Antioxidant effect of flavonoids after ascorbate/Fe -induced oxidative stress in cultured retinal cells / F.M. Areias, A.C. Rego, C.R. Oliveira et al.//Biochem. Pharmacol. 2001. - Vol. 62. - P. 111-118

53. Arnold, K. 31p-NMR investigations of phase separation in phosphatidylcholine/phosphatidylethanolamine mixtures / K. Arnold, A. Loshe, K. Gawrisch // Biochim. Biophys. Acta. 1981. - Vol. 645. - P. 143-8.

54. Balasubramanian K. New theoretical insight into interactions and properties of molecular crystal of formic acid // SAR QSAR Environ. Res. 1994. -Vol. 2.-P. 59

55. Bell, R.A. Correlation of the intramolecular nuclear Overhauser effect with inter nuclear distance / R.A. Bell, J.K.M. Sounders // Can. J. Chem. 1970. -Vol. 48.-P. 1114-22.

56. Biophysics and physiology of excistable membranes / ed. by W.J. Adelman. N.Y.: van Nostrand Reinhold Co., 1971.-527 p.

57. Bowman, W.G. MNDO-MOCIC evaluation of the uracil force field: Application to the interpretation of flavin vibrational spectra / W.G. Bowman, T.G. Spiro // J. Chem. Phys. 1980. - Vol. 73. - P. 5482-92.

58. Breitmaier, E. PH-abhangigkeit der 13C-chemischen verschiebungen sechsgliedriger stickstoff-heteroaromaten / E. Breitmaier, K.H. Spohn, // Tetrahedron. 1973. - Vol. 29, № 8. - P. 1145.

59. Characterization of flavonoid-biomembrane interactions / F. Ollila, K. Hailing, P. Vuorela et al. // Arch. Biochem. Biophys. 2002. - Vol. 399. - P. 103108.

60. Comard J.P. Structural and spectroscopic investigation of 5-hydrooxyflavones and its complex with aluminium / J.P. Comard, J.C. Merlin // Journal of Mol. Structure.-2001.-Vol. 569. P. 129-138.

61. Comparative antilipoperoxidant, antinecrotic and scavenging properties of terpenes and biflavones from Ginkgo and some flavonoids / M. Joyeux, A. Lobstein, R. Anton, F. Mortier // Planta Medica. 1995. - Vol. 61. - P. 126-129.

62. Dawson, R.M.C. On the mechanism of action of phospholipase A / R.M.C. Dawson // Biochem. J. 1963. - Vol. 88, № 3. - P. 414-423.

63. Dewar, M.J.S. An MNDO study of the structures, vibrational frequencies, and ionization energies of the first five poly-ynes / M.J.S. Dewar, G.P. Ford, H.S. Rzepa // Chem. Phys. Lett. 1977. - Vol. 50. - P. 262-65.

64. Dewar, M.J.S. Calculation of the vibrational frequencies of polyethylene and polyethylene-d4 by the MNDO semi-empirical SCF method / M.J.S. Dewar, Y. Yamaguchi, S.H. Suck // Chem. Phys. Lett. 1977. - Vol. 51. - P. 175-77.

65. Dewar, M.J.S. Ground states of molecules. 38. The MNDO method. Approximations and parameters / M.J.S. Dewar, W. Thiel // J. Am. Chem. Soc. — 1977. Vol. 99. - P. 4899-4907.

66. Dewar, M.J.S. The molecular orbital theory of organic chemistry. NY: McGraw-Hill, 1969. - 484 p.

67. DFT study of the reactivity of OH groups in quercetin and taxifolin antioxidants: The specificity of the 3-OH site / P. Trouillas, Ph. Marsal, D. Siri et al. // Food Chemistry. 2006. - Vol. 97. - P. 679-88.

68. Differential interaction of Sophora isoflavonoids with lipid bilayers / B. Hendrich, R. Malon, A. Pola et al. // Eur. J. Pharm. Sci. 2002. - Vol. 16. - P. 201208.

69. Dijk, C. van The uncoupling efficiency and affinity of flavonoids for vesicules / C. van Dijk, A.J. Driessen, K. Recourt // Biochem. Pharmacol. 2000. -Vol. 60.-P. 1593-1600.

70. Dougherty, D.A. Cation-pi interactions in chemistry and biology: a new of benzene, phe, tyr, and tpr / D.A. Dougherty // Science. 1996. - Vol. 271. - P. 163168.

71. Dunnick, J.K. Toxicity and carcinogenicity studies of quercetin, a natural component of foods / J.K. Dunnick, J.R. Hailey // Fundam. Appl. Toxicol. 1992. -Vol. 19.-P. 423-31.

72. Dynamics of membrane penetration of the fluorescent 7-nitrobenz-2-oxa-l,3-diazol-4-yl (NBD) group attached to an acyl chain of phosphatidylcholine / D. Huster, P. Müller, K. Arnold, A. Herrmann // Biophys. J. 2001. - Vol. 80. - P. 82231.

73. Effect of naturally occurring flavonoids on lipid peroxidation and membrane permeability transition in mitochondria / A.C. Santos, S.A. Uyemura, J.L. Lopes et al. // Free Radie. Biol. Med. 1998. - Vol. 24. - P. 1455-61.

74. Evaluation of the total peroxyl radical-scavenging capacity of flavonoids: structure-activity relationships / A J. Dugas Jr., J. Castaneda-Acosta, G.C. Bonin et al. // J. Nat. Prod. 2000. - Vol. 63. - P. 327-31.

75. Ferriola, P.C. Protein kinase C inhibition by plant flavonoids Kinetic mechanisms and structure-activity relationships / P.C. Ferriola, V. Cody, E. Middleton Jr. // Biochem. Pharmacol. 1989. - Vol. 38, № 10. - P. 1617-24.

76. Flavonoids as antioxidant agents: importance of their interaction with biomembranes / A. Saija, M. Scalese, M. Lanza et al. // Free Radie. Biol. Med. -1995.-Vol. 19.-P. 481-86.

77. Flavonoids as antioxidant: determination of radical-scavenging efficiencies / W. Bors, W. Heller, C. Michel, M. Saran // Methods Enzymol. 1990. -Vol. 186.-P. 343-55.

78. Fock, V.A. Näherungsmethode zur Lösung des quantenmechanischen Mehrkörperproblems / V.A. Fock // Ztschr. Phys. 1930. - Bd. 61. - S. 126-134.

79. Galliard, T. Phospholipid metabolism in photosynthetic plants / T. Galliard // Form and function of phospholipids / ed. by G.B. Ansell, J.N. Howthorne, R.M. Dawson. Amsterdam: Elsevier, 1973. - P. 253.

80. Growth hormone-releasing factor regulates growth hormone mRNA in primary cultures of rat pituitary cells / G.G. Gick, F.N. Zeytin, P. Brazeau et al. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 1984. - Vol. 81. - P. 1553-5.

81. Hatch, F.T. Structural and quantum chemical factors affecting mutagenic potency of aminoimidazo-azaarenes / F.T. Hatch, M.E. Colvin, E.T. Seidl // Environ. Mol. Mutagen. 1996. - Vol. 27. - P. 314-30.

82. Henderson, T.O. Phosphorus-31 nuclear magnetic resonance spectroscopy of phospholipids / T.O. Henderson, T. Glonec, T.S. Myers // Biochemistry. 1974. -Vol. 13.-P. 523-8.

83. Holte, L. Determining ethanol distribution in phospholipid multilayers with MAS-NOESY spectra / L. Holte, K. Gawrisch // Biochemistry. 1997. - Vol. 36. - P. 4669-74.

84. Hong, M. Conformational constraints on the headgroup and sn-2 chain of bilayer DMPC from NMR dipolar coplings / M. Hong, K. Schmidt-Rohr, H. Zimmerman // Biochemistry. 1996. - Vol. 35. - P. 8335-41.

85. Huguet, A.I. Superoxide scavenging properties of flavonoids in a non-enzymic system / A.I. Huguet, S. Manez, M.J. Alcaraz // Z. Naturforschung. 1990. -Vol. 45.-P. 19-24.

86. Increased adhesion between neutral lipid bilayers: interbilayer bridges formed by tannic acid / S.A. Simon, E.A. Disalvo, K. Gawrisch et al. // Biophys. J. 1994. - Vol. 66. - P. 1943-58.

87. Inhibition of human breast cancer cell proliferation and delay of mammary tumorigenesis by flavonoids and citrus juices / F.V. So, N. Guthrie, A.F. Chambers et al. //Nutr. Cancer. 1996. - Vol. 26. - P. 167-81.

88. Inhibition of LDL oxidation by flavonoids in relation to their structure and calculated enthalpy / J. Vaya, S. Mahmood, A. Goldblum et al. // Phytochemistry. -2003.-Vol. 62.-P. 89-99.

89. Inhibition of mast cell histamine release by flavonoids and biflavonoids / M. Amellal, C. Bronner, F. Briancon et al. // Planta Medica. 1985. - Vol. 51. - P. 16-20.

90. Inhibitory effects of some flavonoids on the activity of mushroom tyrosinase / L.P. Xie, Q.Y. Chen, H. Huang et al. // Biochemistry. 2003. - Vol. 68.-P. 487-91.

91. Investigation of the membrane localization and dinamics of flavonoids by high-resolution magic angle spinning NMR spectroscopy / H.A. Scheidt, A. Pampel, L. Nissler et al. // Biochim. Biophys. Acta. Biomembranes. 2004. - Vol. 1664, № 1-2.-P. 97-107.

92. Israelachvili, J.N. Intermolecular and surface forces. London: Academic Press, 1992.-450 p.

93. Kahl, R. Protective and adverse biological actions of phenolic antioxidants / R. Kahl // Oxidative stress: oxidants and antioxidants / ed. by H. Sies. London: Academic Press, 1991. - P. 245-273.

94. Kim, H. Molecular dynamics simulations on the coplanarity of quercetin backbone for the antioxidant activity of quercetin-3-monoglycoside / H. Kim, K. Jeong, S. Jung // Bull. Korean Chem. Soc. 2006. - Vol. 24, № 2. - P. 325-328.

95. Lee, A.G. Interactions between anesthetics and lipid mixtures. Normal alcohols / A.G. Lee // Biochemistry. 1976. - Vol. 15. - P. 2448-54.

96. Lehninger, A.L. Principles of biochemistry / A.L. Lehninger, D.L. Nelson, M.M. Cox. N.Y.: Worth Publishers, 1993. - 1013 p.

97. Luna, E.J. Multiple phase equilibria in binary mixtures of phospholipids / EJ. Luna, H.M. McConnel // Biochim. Biophys. Acta. 1978. - Vol. 509. - P. 46273.

98. Mendelson, R. Deuterated phospholipids as Raman spectroscopic probes of membrane structure: dipalmitoylphosphatidylcholine-dipalmitoylphosphatidylethanolamine multilayers / R. Mendelson, T. Taraschi // Biochemistry. 1978. - Vol. 17. - P. 3944-9.

99. Middleton, E. Modulation of basophil histamine release by naturally occurring flavonoids / E. Middleton // Antibodies: protection, destruction, regular role.-Basel, 1985.-P. 314-319.

100. Movileanu, L. Interaction of the antioxidant flavonoid quercetin with planar lipid bilayers / L. Movileanu, I. Neagoe, M.L. Flonta // Int. J. Pharm. 2000. -Vol. 205, № 1-2. - P. 135-146.

101. Natural products. Their chemistry and biological significance / ed. by J. Mann, J.B. Davidson, J.B. Harborne. UK: Longman Group Ltd., 1994. - 455 p.

102. Neutron diffraction studies on selectively deuterated phospholipids bilayer / G. Biildt, H.I. Gaily, A. Seelig et al. //Nature. 1978. - Vol. 271. - P. 182-84.

103. NOESY cross-relaxation rates and ethanol distribution across membranes / S.E. Feller, C.A. Brown, D.T. Nizza, K. Gawrisch // Biophys. J. 2002. - Vol. 82. -P. 1396-04.

104. Pampel, A. Lateral diffusion of a transmembrane peptide in lipid studied by pulsed field gradient NMR in combination with magic sample spinning / A. Pampel, J. Karger, D. Michel // Chem. Phys. Lett. 2003. - Vol. 379. - P. 555-561.

105. Parr, R.G. Absolute hardness: companion parameter to absolute electronegativity / R.G. Parr, R. Pearson // J. Am. Chem. Soc. 1983. - Vol. 105. -P. 7512-16

106. Pariser, R. A semi-empirical theory of the electronic spectra and electronic structure of complex unsaturated molecules / R. Pariser, R.G. Parr // J. Chem. Phys. 1953. - Vol. 21. - P. 446-471.

107. Pearson, R.H. The molecular structure of lecithin dehydrate / R.H. Pearson, L. Pascher//Nature. 1979. - Vol. 281, № 5731. - P. 499-501.

108. Peterson, J. Flavonoids: dietary occurrence and biochemical activity / J. Peterson, J. Dwyer//Nutrition Res. 1998. - Vol. 18. - P. 1995.

109. Petty, H. R. Molecular biology of membrane: structure and function. -N.Y.: Plenum, 1993. 424 p.

110. Pietta, P.G. Flavonoids as antioxidants / P.G. Pietta // J. Nat. Prod. 2000. -Vol. 63.-P. 1035-42.

111. Plant flavonoids in biology and medicine: biochemical, pharmacological and structure-activity relationships: proc. conf. // Prog. Clin. Biol. Res. 1986. - Vol. 213.-P. 1-592.

112. Polyol accumulation in galactosemic and diabetic rats: control by an aldose reductase inhibitor / D. Dvornik, N. Simard-Duquesne, M. Krami et al. // Science. 1973. - Vol. 182. - P. 1146-48.

113. Pople, J.A. Approximate molecular orbital theory / J.A. Pople, D.L. Beveridge. NY: McGraw-Hill, 1970. - 224 p.

114. Pullman, B. Quantum-mechanical studies on the conformation of phospholipids: the conformational properties of the polar head / B. Pullman, H. Berthod // FEBS Lett. 1974. - Vol. 44, № 3. - P. 266-69.

115. Reactivity of flavonoids with 1-hydroxyethyl radical: a gamma-radiolysis study / A. Marfak, P. Trouillas, D.P. Allais et al. // Biochem. Biophys. Acta. -2004. Vol. 1670. - P. 28-39.

116. Rice-Evans, C.A. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids / C.A. Rice-Evans, N.J. Miller, G. Paganga // Free Radic. Biol. Med. 1996. - Vol. 20. - P. 933-56.

117. Rodgers, E.H. The effect of the flavonoids, quercetin, myricetin and epicatechin on the growth and enzyme activities of MCF7 human breast cancer cells / E.H. Rodgers, M.H. Grant // Chem. Biol. Interact. 1998. - Vol. 116. - P. 213-28.

118. Role of lipophilicity and hydrogen peroxide formation in the cytotoxicity of flavonols / K. Kajiya, M. Ichiba, S. Kumazawa, T. Nakayama // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2001. - Vol. 65. - P. 1227-29.

119. Roothan, C.C.J. New developments in molecular orbital theory / C.C.J. Roothan // Rev. Mod. Phys. -1951.- Vol. 23. P. 69-89

120. Rossi, M. The crystal and molecular structure of quercetin: a biologically active and naturally occurring flavonoid / M. Rossi, L.F. Rickles, W.A. Halpin // Bioorganic Chemistry. 1986. - Vol. 14, № 1. - P. 55-69.

121. Russo, N. Semiempirical molecular modeling into quercetin reactive site: structural, conformational, and electronic features / N. Russo, M. Toscano, N. Uccella // J. Agricult. Food Chem. 2000. - Vol. 48. - P. 3232-37.

122. Shimshilc, E.J. Lateral phase separation in phospholipid membranes / E.J. Shimshik, H.M. McConnel // Biochemistry. 1973. - Vol. 12. - P. 2351-60.

123. Silver, B.L. The physical chemistry of membranes: and introduction to the structure and dynamics of biological membranes. Jamaica: Solomon Press, 1985. -432 p.

124. Singer, SJ. The fluid mosaic model of the sructure of cell membranes / S.J. Singer, G.L. Nicolson // Science. 1972. - Vol. 175. - P. 720.

125. Singer, S.J. The molecular organization of membranes / S .J. Singer // Ann. Rev. Biochem. 1974. - Vol. 43. - P. 805.

126. Structural aspects of antioxidant activity of flavonoids / S.A. van Acker, D.J. van den Berg, M.N. Tromp et al. // Free Radic. Biol. Med. 1996. - Vol. 20, № 3. - P. 331-42.

127. Structure-activity relationship of flavonoids with superoxide scavenging activity / J.P. Hu, M. Calomme, A. Lasure et al. // Biol. Trase Element Res. 1995. -Vol. 47.-P. 327-31.

128. Structure-activity relationships of polymethoxyflavones and other flavonoids as inhibitors of non-enzymic lipid peroxidation / A. Mora, M. Paya, J.L. Rios, M.J. Alcaraz // Biochem. Pharmacol. 1990. - Vol. 40. - P. 793-97.

129. Studies of cuticle drugs from natural sources. III. Inhibitory effect of Myrica rubra on melanin biosynthesis / H. Matsuda, M. Higashino, W.Z. Chen et al. // Biol. Pharm. Bull. 1995. - Vol. 18. - P. 1148-50.

130. Studies on Scutellariae radix. IV. Effects on lipid peroxidation in rat liver / Y. Kimura, M. ICubo, T. Tani et al. // Chem. Pharm. Bull. 1981. - Vol. 29. - P. 2610-17.

131. Study on the quantitative relationship between the structures and electrophoretic mobilities of flavonoids in micellar electrokinetic capillary chromatography / S. Wang, C. Xue, X. Chen et al. // J. Chromatogr. A. 2004. -Vol. 1033, № l.-p. 153-159.

132. Sundaralingam, M. Discussion paper: molecular structures and conformations of the phospholipids and sphingomyelins / M. Sundaralingam // Ann. N.Y. Acad. Sci. 1972. - Vol. 195. - P. 324-55.

133. Terao, J. Protective effect of epicatechin, epicatechin gallate, and quercetin on lipid peroxidation in phospholipid bilayers / J. Terao, M. Piskula // Arch. Biochem. Biophys. 1994. - Vol. 308. - P. 278-84.

134. The 31P chemical shielding tensor in phospholipids / H. Hauser, C. Radio ff, R.R. Ernst et al. // J. Am. Chem. Soc. 1988. - Vol. 110. - P. 1054-58.

135. The lipid handbook / ed. by F.D. Gunstone, J.L. Harwood, F.E. Padley. -London: Chapman and Hall, 1994. 1273 p.

136. The preference of tryptophan for membrane interfaces / W.M. Yau, W.C. Wimley, K. Gawrisch, S.H. White // Biochemistry. 1998. - Vol. 37. - P. 14713718.

137. Tordera, M. Influence of anti-inflammatory flavonoids on degranulation and arachidonic acid release in rat neutrophils / M. Tordera, M.L. Ferrandiz, M.J. Alcaraz // Z. Naturforschung. C. 1994. - Vol. 49. - P. 235-240.

138. Varma, S.D. Inhibition of lens aldose reductase by flavonoids—their possible role in the prevention of diabetic cataracts / S.D. Varma, J.H. Kinoshita // Biochem. Pharmacol. 1976. - Vol. 25. - P. 2505-13.

139. White, D.A. The phospholipid composition of mammalian tissues / D.A. White // Form and function of phospholipids / ed. by G.B. Ansell, J.N. Howthorne, R.M. Dawson. Amsterdam: Elsevier, 1973. - P. 441.

140. White, S.H. The liquid-crystallographic structure of fluid lipid bilayer membranes / S.H. White, M.C. Wiener // Membrane structure and dynamics / ed. by K.M. Merz, B. Roux. Boston, 1996. - P. 127-144.

141. Wiener, M.C. Fluid bilayer structure determination by the combined use of X-ray and neutron diffraction / M.C. Wiener, S.H. White // Biophys. J. 1991. -Vol. 59.-P. 162-173.

142. Wiener, M.C. Structure of a fluid dioleoylphosphatidylcholine bilayer determined by joint refinement of x-ray and neutron diffraction data. III. Complete structure / M.C. Wiener, S.H. White // Biophys. J. 1992. - Vol. 61. - P. 434-47.

143. Wimley, W.C. Experimentally determined hydrophobicity scale for proteins at membrane interfaces / W.C. Wimley, S.H. White // Nat. Struct. Biol. -1996.-Vol.3.-P. 842-848.109