Исследование молекулярной подвижности спиновых зондов и меток методами стимулированного электронного спинового эха и переноса намагниченности тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.17, кандидат физико-математических наук Исаев, Николай Павлович

• Исаев, Николай Павлович
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Исаев, Николай Павлович

Содержание

Введение

Глава 1. Литературный обзор I: исследование молекулярных движений в 8 неупорядоченных средах

1.1 Исследование молекулярной динамики в стеклообразных 8 средах

1.2 Методы ЭПР нитроксисльных спиновых зондов для 11 исследования динамики в неупорядоченных средах

1.3 Биологические и модельные мембраны и методы 16 исследования их молекулярной подвижности

1.4 Исследование подвижности и в мембранах методами ЭПР

Глава 2 Литературный обзор II: Теоретическое описание спадов 26 стимулированного эха

2.1 Введение

2.2 Спектр нитроксильного радикала

2.3 Расчет изменения Ларморовской частоты спина электрона из- 30 за переоринетаций молекулы

2.4 Расчет релаксации двухимульсного и стимулированного 31 спинового эха

2.6 Постановка задачи

Глава 3. Исследование подвижности нитроксильных спиновых зондов в 37 молекулярных стеклах глицерина и орто-терфенила методом ССЭ

3.1 Введение

3.2 Модель медленных инерционных вращений

3.3 Эксперимент

3.4 Результаты

3.5 Обсуждение

3.6 Заключение

Глава 4. Исследование подвижности в орто-терфениле методом 53 переноса намагниченности.

4.1 Введение

4.2 ЭПР измерения

4.3 Интерпретация эффекта переноса намагниченности

4.4 Результаты

4.5 Обсуждение

4.6 Выводы

Глава 5. Исследование подвижности спин-меченых стеариновых кислот 67 в мембранах методом анализа релаксации спадов ССЭ

5.1 Введение

5.2 Эксперимент

5.3 Результаты

5.4 Обсуждение

5.5 Выводы

Глава 6. Исследование влияние холестерина на подвижность спин- 80 меченых липидов

6.1 Введение

6.2 Эксперимент

6.3 Результаты

6.4 Обсуждение

6.5 Заключение

Выводы

Благодарности

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование молекулярной подвижности спиновых зондов и меток методами стимулированного электронного спинового эха и переноса намагниченности»

Введение

Динамика молекул в биологических системах определяет многие важные протекающие в них процессы. На данный момент существует множество методов исследования молекулярной подвижности в широком диапазоне амплитуд и времен корреляции - такие как диэлектрическая спектроскопия, рассеяние света, нейтронное рассеяние, спектроскопии ядерного магнитного и электронного парамагнитного резонанса, деполяризация флуоресценции и другие. Однако несмотря на широчайшие исследовательские возможности, некоторые закономерности движений на молекулярном уровне до сих пор не поняты.

Джохари и Голдштейном [1оЬап 1970] было обнаружено, что динамика в неупорядоченных средах имеет два различных типа движений. Если первый тип объяснялся вязкостной релаксацией, то природа второго типа движений, названного релаксацией Джохари-Голдштейна не ясна до сих пор, несмотря на десятилетия интенсивных исследований различными методами. Данный тип движений был обнаружен в широком спектре всевозможных матриц от стекол простых органических растворителей до полимеров и белков. Проблема состоит в том, что применяемые методы исследования не были достаточно чувствительны к молекулярному механизму переориентаций.

Для биологических макромолекул динамика непосредственно связана с их структурой и функционированием. Методы, специфически чувствительные к определенному типу движений, могли бы выявлять детали структуры макромолекулы и ее локального окружения, помочь понять особенности ее функционирования.

Таким образом, развитие новых методов исследования молекулярной динамики, чувствительных к недоступным ранее типам движений, является актуальным направлением для современной науки.

Метод стационарного электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) успешно используется для изучения динамики в разнообразных системах в течение долгого времени [НиЬЬе1 1969]. В настоящее время актуальность данного метода только усиливается из-за прогресса в области химического присоединения стабильных радикалов (в основном нитроксильных), или, по-другому, спиновых меток, к молекулам белков, что позволяет исследовать их конформации через

локальную подвижность спиновых меток [Hubbel 2000, Möbius 2005]. Замечательной особенностью данного метода является то, что он применим при физиологических температурах, что позволяет получать структурную информацию о биологических макромолекулах в нативных условиях.

Импульсный ЭПР в настоящее время чаще всего используется для определения структурных особенностей биологических макромолекул. Данный метод имеет свои минусы: эффект электронного спинового эха (ЭСЭ) можно наблюдать только в сильно иммобилизованных матрицах, что для биологических объектов означает их глубокую заморозку. Однако информативность методов импульсного ЭПР в значительной степени перекрывает этот существенный недостаток. Наиболее часто используемым на данный момент методом ЭПР является метод двойного электрон-электронного резонанса (ДЭЭР) [Milov 1981, Jeschke 2002], который позволяет определять расстояния в нанометровом диапазоне (2-8 нм) между двумя парамагнитными частицами. В качестве последних чаще всего выступают спиновые метки [Steinhoff 2004] или другие парамагнитные центры в белке [Kay 2007]. Измерение нескольких расстояний между различными частями белка позволяет получать существенную информацию о его конформации, а так же ее изменениях вызванных функционированием белка. Также крайне популярным методом является двойной электрон-ядерный резонанс (ДЭЯР), который позволяет исследовать расположение магнитных ядер вокруг парамагнитной частицы. Данный метод оказался особенно полезным для изучения кластеров металлов в фотосинтетических белках [Kulik 2007].

Структурные методы ДЭЭР и ДЭЯР требуют возможности наблюдения спинового эха на больших временах, что требует медленной релаксации. При повышении температуры методы теряют свою информативность из-за ускорения продольной и поперечной релаксации спина электрона, возникающего вследствие молекулярной подвижности. Это приводит к уменьшению временного интервала, на котором можно проводить структурные исследования методами ДЭЭР и ДЭЯР. Таким образом, спиновая релаксация во многих случаях является нежелательным эффектом в импульсном ЭПР. С релаксацией борются, понижая температуру и заменяя атомы водорода в окружении парамагнитной частицы на атомы дейтерия, так как движения протонов матрицы около парамагнитной частицы является эффективным механизмом релаксации. Взаимодействие

неспаренного электрона с атомами дейтерия примерно в 7 раз слабее, что существенно увеличивает время релаксации.

Поскольку причиной ускорения релаксации являются молекулярные переориентации, то было показано, что негативный ранее эффект спиновой релаксации можно использовать для изучения молекулярной подвижности [МПШашег 1984, ишЪа 1992] в наносекундном временном масштабе. На этой временной шкале в исследованных иммобилизованных системах, таких как органические стекла [КшНпа 2001], или биологические мембраны при низких

л

температурах [Еи1оу 2004], происходят молекулярные ангармонические колебания в клетке молекул окружения. Исследуя их можно получить информацию о локальной жесткости матрицы вблизи спиновой метки. Дальнейшее развитие данный метод получил в работе [БгиЬа 2005], где была показана принципиальная возможность исследования при помощи импульсного ЭПР микросекундных переориентаций нитроксильных радикалов. Это может быть использовано для изучения более глобальных коллективных молекулярных переориентаций. Специфика импульсного ЭПР состоит в уникальной чувствительности к малоугловым молекулярным движениям на углы порядка 0,11°, которые недоступны для исследования другими экспериментальными подходами, а также к их молекулярному механизму переориентаций.

Таким образом, развитие методов исследования молекулярной подвижности при помощи релаксации ЭСЭ и их приложение может дать возможность получения принципиально новых экспериментальных данных о подвижности и структуре на молекулярном уровне в стеклообразных матрицах и биологических системах.

Заключение диссертации по теме «Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва», Исаев, Николай Павлович

Выводы

• Предложена модель инерционного вращения спиновых зондов и меток в молекулярных стеклах и биологических мембранах, которая находится в согласии с данными метода стимулированного спинового эха.

• Для молекулярных стекол показано, что частоты вращения существенно отличных по размерам зондов одинаковы, что позволяет сделать вывод о коллективной природе обнаруженных движений.

• Метод переноса намагниченности в стекле орто-терфенила для различных по размерам зондов показал, что небольшие по размеру зонды принимают участие в движениях с характерными временами (3-релаксации Джохари-Голдштейна, в то время как объемный зонд исключается из этих движений, и его подвижность обуславливается только а-релаксацией. Это дало дополнительное подтверждение тому, что перенос намагниченности чувствителен к (3-релаксации, а также позволило оценить пространственный масштаб релаксации Джохари-Голдштейна.

• Показано, что молекулярная подвижность в виде быстрых стохастических либраций и инерционного вращения в липидных бислоях из ненасыщенного липида ПОФХ появляется при очень низких температурах: -80 К в глубине мембраны и -120 К вблизи ее поверхности.

• Показано, что присутствие холестерина усиливает быстрые наносекундные либрации по всей глубине мембраны. Вблизи поверхности мембраны холестерин подавляет медленные инерционные вращения, что может быть объяснено конденсирующим эффектом холестерина. В глубине мембраны присутствие холестерина усиливает вращения, что может быть объяснено большей свободой для движений из-за того, что стерольный остов здесь заканчивается.

Благодарности

Автор выражает глубочайшую признательность Дзюбе Сергею Андреевичу за чуткое научное руководство, неоценимую помощь и содействие на всех этапах работы. Автор благодарит Кулика Леонида Викторовича за обучение на начальном этапе работы, плодотворные дискуссии и постоянную поддержку.

Автор благодарит дружный коллектив лаборатории ХФСР, в особенности Сырямину Вику, которая внесла ощутимый вклад в научную часть работы, а так же Цветкова Юрия Дмитриевича, Милова Александра Дмитриевича, Самойлову Римму Ивановну, Марьясова Александра Георгиевича, Кошеленко Валерия Николаевича, Уварова Михаила, Пивцова Андрея и Иванисенко Никиту за участие в обсуждении результатов и всестороннюю помощь.

Автор благодарен Молину Юрию Николаевичу, Пуртову Петру Александровичу, Большакову Борису Владимировичу, Стасю Дмитрию Владимировичу, Бакланову Алексею Васильевичу и другим участникам физико-химического семинара ИХКГ СО РАН за ряд полезных вопросов и замечаний по работе.

Также, автор благодарит кафедру Химической и биологической физики Физического факультета НГУ, её секретаря Ратушкову Римму Ивановну и всех преподавателей.

6.5 Заключение

В данной главе было проведено исследование влияния холестерина на подвижность спин-меченых в различных положениях липидов в модельной мембране ненасыщенного липида ПОФХ. Было показано, что холестерин ускоряет быстрые либрации во всех положениях мембраны. Воздействие холестерина на медленные вращения сильно неодинаковое в зависимости от положения метки: в полярной головке и 5м положении ацильной цепи холестерин полностью подавляет медленные вращения. Это может быть связано с известным конденсирущим эффектом холестерина, который делает мембрану более жесткой, препятствуя возникновению коллективных переориентации.

Однако в 10м положении спиновой метки присутствие холестерина не приводит к изменению амлитуды микросекундных переориентаций, а в 16м положении холестерин заметно усиливает медленные вращения. Это может быть объяснено тем, что в районе Юго положения ацильной цепи жесткий стерольный скелет холестерина заканчивается, а остается только неполярный хвост, так что для молекулярной подвижности появляется больше свободы.

Так как это объяснение базируется только на топологических свойствах холестерина, то найденная особенность может себя проявлять и при физиологических температурах.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Исаев, Николай Павлович, 2012 год

Список литературы

1. Геннис Р. Биомембраны: Молекулярная структура и функции // Мир. -Перевод с английского. - 1997.

2. Дзюба С.А, Цветков Ю.Д. Динамика молекул в неупорядоченных средах // Новосибирск: Наука. - 1991.

3. Abragam A. The Principles of Nuclear Magnetism// Clarendon Press, Oxford. -1961

4. Adam G., Gibbs J.H. On the temperature dependence of cooperative relaxation properties in glass-forming liquids // Journal of Chemical Physisc. - 1965. - Vol .43.-P. 139

5. Anchordoguy Т., Crowe J.H., Griffin F.J., Clark Jr. W.H. Cryopreservation of sperm from the marine shrimp Sicyonia ingentis // Cryobiology. - 1988. - Vol. 25. - P.238-243

6. Bartucci R, Pali T, Marsh D. Lipid chain motion in an interdigitated gel phase: conventional and saturation transfer ESR of spin-labeled lipids in dipalmitoylphosphatidylcholine-glycerol dispersions // Biochemistry. - 1993. -Vol. 12. - P. 274-281

7. Bartucci R., Guzzi R., De Zotti M., Toniolo C., Sportelli L., Marsh D. Backbone dynamics of alamethicin bound to lipid membranes: Spin-echo electron paramagnetic resonance of TOAC-spin labels // Biophysical Journal. -2008. - Vol. 94(7). - P. 2698-2705

8. Berntsen P., Bergman R., Jansson H., Weik M., Swenson J. Dielectric and calorimetric studies of hydrated purple membrane // Biophysical Journal. -2005. - Vol. 89(5). - P. 3120-3128

9. Blochowicz Т., KudlikA., BenkhofS., SenkerJ., RosslerE., HinzeG. The spectral density in simple organic glass formers: Comparison of dielectric and spin-lattice relaxation // Journal of Physical Chemistry B. - 1999 - Vol. 110 -P. 12011

10. Bohmer R. , Diezemann G., Hinze G., Rossler E. Dynamics of supercooled liquids and glassy solids // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. - 2001. - Vol. 39. - P. 191-267

11. Borbat P.P., Crepeau R.H., Freed J.H. Multifrequency Two-Dimensional Fourier Transform ESR: An X/Ku-Band Spectrometer // Journal of Magnetic Resonance. - 1997. - Vol. 127. - P. 155-167

12. Buldt G., Gaily H.U., Seelig A., Seelig J., Zaccai G. Neutron Diffraction Studies on Selectively Deutereted Phospholipid Bilayers // Nature. - 1978. -Vol. 271.-P. 182—184

13. Cameron D. G., Mantsch H. H. The Phase Transition if 1,2-Dipalmitoyl-sn-glycerolphosphocholine as Seen by Fourier Transform Infrared Difference Spectroscopy // Biochemical and Biophysical Research Communications -1978. - Vol. 83, P. 886—892

14. Chachaty C., Rainteau D., Tessier C., Quinn P.J., Wolf C. Building up of the liquid-ordered phase formed by sphingomyelin and cholesterol // Biophysical Journal. - 2005. - Vol. 88(6). - P. 4032-4044

15. Cohen M.H., Grest G.S. Dispersion of relaxation rates in dense liquids and glasses // Physical Review B. -1981. - Vol. 24. - P.4091-4094

16. Cossins A. R., Macdonald A. G. Homeoviscous adaptation under pressure. III. The fatty acid composition of liver mitochondrial phospholipids of deep-sea fish // Biochimica et Biophysica Acta. - 1986. - Vol. 860. - P. 325-335

17. Czech M.P. Signal transduction: Lipid rafts and insulin action // Nature. -2000. - Vol. 407(6801). - P. 147-148

18. Davis J. H. The Description of Membrane Lipid Conformation, Order and Dynamics by 2H-NMR // Biochimica et Biophysica Acta. - 1983. - Vol. 737. -P. 117-3171

19. Deinum G., van Langen H., van Ginkel G., Levine Y.K. Molecular order and dynamics in planar lipid bilayers: effects of unsaturation and sterols // Biochemistry. - 1988 - Vol. 27 - P. 852-860

20. Deinum G., van Langen H., van Ginkel G., Levine Y.K. Molecular order and dynamics in planar lipid bilayers: effects of unsaturation and sterols // Biochemistry. - 1988. - Vol. 27 - P. 852-860

21. Demel F., Doster W., Petry W., Schulte A. Vibrational frequency shifts as a probe of hydrogen bonds: thermal expansion and glass transition of myoglobin in mixed solvents // European Biophysics Journal. - 1997. - Vol. 26. - P. 327335

22. Döß A., Hinze G., Schiener В., Hemberger J., Böhmer R. Dielectric relaxation in the fragile viscous liquid state of toluene // Journal of Chemical Physics. -1998. - Vol. 109 - Vol. 241-248

23. Dubinskii A. A., Maresh G. G., Spiess H. W. Two-dimensional electron paramagnetic resonance spectroscopy of nitroxides: Elucidation of restricted molecular motions in glassy solids // Journal of Chemical Physics. - 1994. -Vol. 100.-P. 2437

24. Dubinskii A.A., Grishin Yu.A., Savitsky A.N., Möbius К. Submicrosecond field-jump device for pulsed high-field ELDOR // Apllied Magnetic Resonance. - 2002. - Vol.22. - P. 369-386

25. Dzuba S. A., Tsvetkov Yu. D. Molecular motion in supercooled liquids and glasses // Journal of Structural Chemistry. - 1987. - Vol. 28(3). - P. 343-363

26. Dzuba S.A. Librational motion of guest spin probe molecules in glassy media // Physics Letters A. - 1996. - Vol. 213. - P. 77-84

27. Dzuba S.A., Kirilina E.P., Salnikov E.S. ,Kulik L.V., Restricted orientational motion of nitroxidesin molecular glasses: Direct estimation of the motional time scale basing on the comparative study of primary and stimulated electron spin echo decays// Journal of Chemical Physics. - 2005. - Vol. 122 - P.094702

28. Dzuba S.A., Kirilina E.P., Salnikov E.S. On the possible manifestation of harmonic-anharmonic dynamical transition in glassy media in electron paramagnetic resonance of nitroxide spin probes // Journal of Chemical Physics. - 2006. - Vol. 125. - P. 054502

29. Dzuba S.A., Tsvetkov Yu.D., Maryasov, A.G. Echo-induced EPR spectra of nitroxides in organic glasses: model of orientational molecular motions near equilibrium position Chemical Physics Letters. - 1992. - Vol. 188. - Pages 217

30. Dzuba S.A., Tsvetkov Yu.D. Magnetization transfer in pulsed EPR of 15N nitroxides: Reorientational motion model of molecules in glassy liquids // Chemical Physics. - 1988. - Vol. 120(2). - P. 291-298

31. Dzuba S.A., Watari H., Shimoyama Y., Maryasov A.G., Kodera Y., Kawamori A. Molecular Motion of the Cholestane Spin Label in a Multibilayer in the Gel Phase Studied Using Echo-Detected EPR // Journal of Magnetic Resonance, Series A. - 1995. - Vol. 115. - P. 80-86

32. Dzuba, S. A., A. G. Maryasov, K. M. Salikhov, Y. D. Tsvetkov. Superslow rotations of nitroxide radicals studied by pulse EPR spectroscopy // Journal of Magnetic Resonance. -1984,- Vol.58. - P. 95-117

33. Earle K.A., Budil D.E., Freed J.H. 250-GHz EPR of nitroxides in the slow-motional regime: models of rotational diffusion // The Journal of Physical Chemistry. - 1993. - Vol. 97. - P. 13289

34. Erilov1 D.A., Bartucci R., Guzzi R., Marsh D, Dzuba S.A., Sportelli L. Echo-Detected Electron Paramagnetic Resonance Spectra of Spin-Labeled Lipids in Membrane Model Systems // Journal of Physical Chemistry B. - 2004. - Vol. 108. - P. 4501-4507

35. Erilov2 D.A., Bartucci R., Guzzi R., Marsh D., Dzuba S.A., Sportelli L. Librational motion of spin-labeled lipids in high-cholesterol containing membranes from echo-detected EPR spectra // Biophys J. - 2004. - Vol. 87(6). P. 3873-3881

36. Fahy G.M. Vitrification: a new approach to organ cryopreservation // Progress in Clinical and Biological Research. - 1986. - Vo. 224. - P. 305-335

37. Fahy G.M., Wowk B., Wu J., Phan J., Rasch C., Chang A., Zendejas E. Cryopreservation of organs by vitrification: perspectives and recent advances // Cryobiology. - 2004. - Vol. 48. - P. 157-178

38. Fajer P., Watts A., Marsch D. Saturation transfer, continuous wave saturation, and saturation recovery electron spin resonance studies of chain-spin labeled phosphatidylcholines in the low temperature phases of dipalmitoyl phosphatidylcholine bilayers. Effects of rotational dynamics and spin-spin interactions // Biophysical Journal. - 1992 - Vol. 61. - P. 879-891

39. Fitter J. Interactions of hydration water and biological membranes studied by neutron scattering// Journal of Physical Chemistry B. - 1999. - Vol. 103, P. 8036-8050.

40. Fitter J., Lechner R.E., Dencher N.A. Interactions of hydration water and biological membranes studied by neutron scattering // The Journal of Physical Chemistry B. - 1999 - Vol. 103. - P. 8036-8050

41. Frauenfelder H., Petsko G.A., Tsernoglou D. Temperature-dependent x-ray diffraction as a probe of protein structural dynamics // Nature. - 1979. - Vol. 280. - P. 558-563

42. Freed J. Field Gradient ESR and Molecular Diffusion in Model Membranes // Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. - 1994. - Vol. 23. -P. 1-25

43. Freed J.H. Theory of slow tumbling ESR spectra for nitroxides // Spin labeling - theory and applications - 1976. - Vol. 1. - P. 53-132

44. Gabel F., Bicout D., Lehnert U., Tehei M., Weik M., Zaccai G. Protein dynamics studied by neutron scattering // Quarterly Review of Biophysics. -2002. - Vol. 35. - P. 327-367

45. Gaber B.P., Peticolas W.L. On the Quantitative Interpretation of Biomembrane Structure by Raman Spectroscopy // Biochimica et Biophysica Acta. - 1977. -Vol. 465. - P. 260-274

46. Gaffney B.J., MarshD. High-frequency, spin-label EPR of nonaxial lipid ordering and motion in cholesterol-containing membranes // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1998 - Vol. 95. - P. 12940-12943

47. Ghimire H., Inbaraj J.J., Lorigan G.A. A comparative study of the effect of cholesterol on bicelle model membranes using X-band and Q-band EPR spectroscopy // Chemistry and Physics of Lipids. - 2009. - Vol. 60. - P. 98-104

48. Goldstein M. The past, present, and future of the Johari-Goldstein relaxation // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2011. - Vol.357(2). - P. 249-250

49. Haddad J., Goldstein M. Viscous liquids and the glass transition. VIII. Effect of fictive temperature on dielectric relaxation in the glassy state // Journal of Non-Crystalline Solids. - 1978. - Vol. 30. - P. 1-22

50. Hansen C., Stickel F., Berger T., Richert R., Fischer E.W. Dynamics of glass-forming liquids. III. Comparing the dielectric a- and P-relaxation of 1-propanol and o-terphenyl // Journal of Chemical Physics. - 1997. - Vol. 107. - P. 1086

51. Hauser H., Gains N., Mixller M. Vesiculation of unsonicated phospholipid dispersions containing phosphatidic acid by pH adjustment: physicochemical properties of the resulting unilamellar vesicles // Biochemistry. - 1983. - Vol. 22.-P. 4775-4781

52. Hauser H., Pascher I., Pearson R.H., Sundell S. Preferred conformation and molecular packing of phosphatidylethanolamine and phosphatidylcholine // Biochimica et Biophysica Acta. -1981. - Vol. 650(1). - P. 21-51

53. Henriksen J., Rowat A.C., Brief E., Hsueh Y.W., Thewalt J.L., Zuckermann M.J., Ipsen J.H. Universal behavior of membranes with sterols // Biophysical Journal. - 2006. - Vol. 90(5). - P. 1639-1649

54. Herbette L., Napolitano C.A., McDaniel R.V. Direct determination of the calcium profile structure for dipalmitoyllecithin multilayers using neutron diffraction // Biophysical Journal. - 1984. - Vol. 46. - P. 677-685

55. Hinz H.-J., Sturtevant J.-M. Calorimetric Investigation of the Influence of Cholesterol on the Transition Properties of Bilayers Formed from Synthetic La-Lecithins in Aqueous Suspension // The Journal of Biological Chemistry. -1972. - Vol. 247. - P. 3697-3700

56. HofsaB C., Lindahl E., Edholm O. Molecular dynamics simulations of phospholipid bilayers with cholesterol // Biophysical Journal. - 2003. - Vol. 84(4). - P. 2192-2206

57. Hubbel W. L., McConnel H. M. Motion of steroid spin labels in membranes // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1969. - Vol. 63. - P. 1622

58. Hubbell W.L., Cafiso D.S., Altenbach C. Identifying conformational changes with site-directed spin labeling // Nature Structural & Molecular Biology. -2000. - Vol. 7. - P. 735 - 739

59. Huebner W., Blume A. Deuterium NMR spectroscopy of oriented phospholipid bilayers in the gel phase // Journal of Physical Chemistry. - 1990. - Vol. 94 - P. 7726-7730

60. Hung W.-C., Lee M.-T., Chen F.-Y., Huang H.W. The condensing effect of cholesterol in lipid bilayers // Biophysical Journal. - 2007. - Vol. 92(11). - P. 3960-3967

61. Hyde J.S., Eriksson L.E., Ehrenberg A. EPR relaxation of slowly moving flavin radicals: "anomalous" saturation // Biochimica et Biophysica Acta. - 1970. -Vol. 222 - P. 688-692

62. Hyde J.S., Thomas D.D. Saturation-Transfer Spectroscopy // Annual Review of Physical Chemistry. - 1980. - Vol. 31. - 293-317

63. Janes P.W., Ley S.C., Magee A.I., Kabouridis P.S. The role of lipid rafts in T cell antigen receptor (TCR) signaling // Seminars in Immunology. - 2000. -Vol. 12 - P. 23-34

64. Jeschke G., Koch A., Jonas U., Godt A. Direct conversion of EPR dipolar time evolution data to distance distributions // Journal of Magnetic Resonance. -2002. - Vol. 155. - P. 72-82

65. Johari G.P., Pathmanathan K. An analysis for (3-process in several molecular glasses // Journal of Chemical Physics. - 1986. - Vol. 85. - 6811

66. Johari G.P.; Goldstein M. Viscous liquids and the glass transition. II. Secondary relaxations in glasses of rigid molecules // Journal of Chemical Physics. - 1970. - Vol. 53. - P. 2372-2388

67. Johari, G. P. Glass Transition and Secondary Relaxations in Molecular Liquidsand Crystals // Annals of the New York Academy of Sciences. - 1976. -Vol. 279(1)-P. 117-140

68. Karnovsky M.J., Kleinfeld A.M., Hoover R.L., Klausner R.D. The concept of lipid domains in membranes // Journal of Cell Biology. - 1982. - Vol. 94(1). -P. 1-6.

69. Kay C.W.M., El Mkami H., Cammack R., Evans R.W. Pulsed ELDOR determination of the intramolecular distance between the metal binding sites in dicupric human serum transferrin and lactoferrin // Journal of the American Chemical Society. - 2007. - Vol. 129(16). - P. 4868-4869

70. Kirilina E.P., Dzuba S.A., Maryasov A.G., Tsvetkov Y.D. Librational dynamics of nitroxide molecules in a molecular glass studied by echo-detected EPR // Applied Magnetic Resonance. - 2001. - Vol. 21. - P. 203-221

71. Kirilina E.P., Grigoriev I.A., Dzuba S.A. Orientational motion of nitroxides in molecular glasses: Dependence on the chemical structure, on the molecular size of the probe, and on the type of the matrix // Journal of Chemical Physics. -2004. -Vol. 121(24) P. 12465-12471

72. Kirilyuk I. A., Bobko A.A., Grigor'ev I.A., Khramtsov V. V. Synthesis of the tetraethyl substituted pH-sensitive nitroxides of imidazoline series with enhanced stability towards reduction // Organic and Biomolecular Chemistry. -2004.-Vol. 2.-P. 1025-1030

73. Kivelson D., Steven A.K., Zhaoa X., Nussinovb Z., Tarjusc G. A thermodynamic theory of supercooled liquids // Physica A. - 1995. - Vol. 219. -P. 27-38

74. Klauder J.R., Anderson P.W. Spectral Diffusion Decay in Spin Resonance Experiments // Physical Review. -1962. - Vol. 125. - P. 912-932

75. Kremer F., Schonhals A., Luck W. Broadband Dielectric Spectroscopy // Springer—Verlag. - 2002.

76. Kulik L.V., Epel B., Lubitz W., Messinger J. Electronic Structure of the Mn40xCa cluster in the SO and S2 States of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II Based on Pulse 55Mn-ENDOR Spectroscopy // Journal of the American Chemical Society. - 2007. - Vol. 129. - P. 13421 -13435

77. Kurad D., Jeschke G., Marsh D. Lateral Ordering of Lipid Chains in Cholesterol-Containing Membranes: High-Field Spin-Label EPR // Biophysical Journal. - 2004. - Vol. 86. - P. 264-271

78. Lehnert R., Eibl H.-J., Muller K. Order and dynamics in lipid bilayers from 1,2-dipalmitoyl-sn-glycero- phospho-diglycerol as studied by NMR spectroscopy // Journal of Physical Chemistry B. - 2004. - Vol. 108(32). - P. 12141-12150

79. Livshitsb V.A., Kurada D., Marsh D. Multifrequency simulations of the EPR spectra of lipid spin labels in membranes// Journal of Magnetic Resonance. -2006.-Vol.180-P. 63-71

80. Lu J.-X., Caporini M.A., Lorigan G.A. The effects of cholesterol on magnetically aligned phospholipid bilayers: a solid-state NMR and EPR spectroscopy study // Journal of Magnetic Resonance. - 2004. - Vol. 168 - P. 18-30

81. Lubchenko V., WolynesP.G. Theory of Structural Glasses and Supercooled Liquids // Annual Review of Physical Chemistry. - 2007. - Vol. 58. P. 235-266

82. Meier P., Ohmes E., Kothe G., Blume A., Weidner J., Eibl H.-J. Molecular order and dynamics of phospholipid membranes. A deuteron magnetic resonance study employing a comprehensive line-shape model // Journal of Physical Chemistry. - 1983. - Vol. 87. - P. 4904-4912

83. Millhauser G.L., Freed J.H. Two-dimensional electron spin echo spectroscopy and slow motions // Journal of Chemical Physics. - 1984. - Vol. 81. - P. 37-48

84. Milov A.D., Salikhov K.M., Shirov, M.D. Application of ELDOR in electron-spin echo for paramagnetic center space distributions in solids // Fizika Tverdogo Tela (Leningrad). -1981. - Vol. 23. - P. 975-982

85. Mims W. B., Nassau K., McGee J. D. Spectral Diffusion in Electron Resonance Lines // Physical Review. -1961 - Vol. 123. - P. 2059-2069

86. Möbius K., Savitsky A., Wegener C., Plato M., Fuchs M., Schnegg A., Dubinskii A.A., Grishin Y.A., Grigor'ev I.A., Kühn M., Duché D., Zimmermann H., Steinhoff H.-J. Combining high-field EPR with site-directed spin labeling reveals unique information on proteins in action // Magnetic Resonance in Chemistry. - 2005. - Vol. 43. - P. S4-S19

87. Ngai K.L. Why the glass transition problem remains unsolved? // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2007. - Vol. 353. - P. 709-718

88. Nocek J.M., Stemp E.D.A., Finnegan M.G., Kosly T.I., Johnson M.K., Margoliash E., Mauk A.G., Smith M., Hoffman B.M. Low-temperature, cooperative conformational transition within [Zn-cytochrome cperoxidase, cytochrome c] complexes: variation with cytochrome // Journal of the American Chemical Society. -1991. - Vol. 113. - P. 6822-6831

89. Ottaviani M.F., Huinink H., Sanders J.C., Hemminga M.A. The macroscopic organization of reconstituted M13 coat protein-phospholipid systems. An EPR spectroscopy and polarizing microscope study // Biochimica et Biophysica Acta. - 1993.-Vol. 1152-P. 171-176

90. Parneixa J. P., Njeumoa R., Legranda C., Le Barnyb P., Duboisb J. C. Dielectric relaxation and molecular motion in comb-shaped liquid crystal polymers // Liquid Crystals. - 1987. - Vol. 2. - P. 197-181

91. Parthasarathy R., Rao K.J., Rao C.N.R. The glass transition: salient facts and models // Chemical Society Reviews. - 1983. - Vol. 12. - P. 361-385

92. Paschenko S. V., Toropov Yu.V., Dzuba S.A., Tsvetkov Yu.D., Vorobiev A.K. Temperature dependence of amplitudes of libration motion of guest spinprobe molecules in organic glasses // Journal of Chemical Physics. - 1999. -Vol. 110.-P. 8150

93. Petry W., Bartsch E., FujaraF., KiebelM., SillescuH., FaragoB. Dynamic anomaly in the glass transition region of orthoterphenyl. A neutron scattering study // Physica B: Condensed Matter. - 1991. - Vol. 83, P. 175-184

94. Picard F., Paquet M.J., Levesque J., Bélanger A., Auger M. 31P NMR first spectral moment study of the partial magnetic orientation of phospholipid membranes // Biophysical journal. - 1999. - Vol. 77. - P. 888

95. Qi F., El Goresy T., Böhmer R., Döß A., Diezemann G., Hinze G., Sillescu H., Blochowicz T., GainaruC., RösslerE., Zimmermann H. Nuclear magnetic resonance and dielectric spectroscopy of a simple supercooled liquid: 2-methyl tetrahydrofuran // Journal of Chemical Physics. - 2003. - Vol. 118. - P. 7431

96. Radhakrishnan A., McConnell H.M. Cholesterol-phospholipid complexes in membranes // Journal of the American Chemical Society. - 1999. - Vol. 121. -P. 486-487

97. Rasmussen B.F., Stock A.M., Ringe D., Petsko G.A. Crystalline ribonuclease A loses function below the dynamic transition at 220 K // Nature. - 1992. - Vol. 357. - P. 423^124

98. Reznikov V.A., Volodarsky L.B. Interaction of heterocyclic nitrones with organometallic reagents as a method for the synthesis of new types of nitroxides // Tetrahedron. - 1993. - Vol. 49. - p. 10669-10692

99. Roland C. M., Schroeder M. J., Fontanella J. J., Ngai K. L. Evolution of the Dynamics in 1,4-Polyisoprene from a Nearly Constant Loss to a Johari-Goldstein ß-Relaxation to the a-Relaxation // Macromolecules. -2004. - Vol. 37. - P. 2630-2635

100. Roozen M. J. G. W. , Hemminga M. A. Molecular motion in sucrose-water mixtures in the liquid and glassy state as studied by spin probe ESR // Journal of Physical Chemistry. - 1990. - Vol. 94. - P. 7326-7329

101. Roozen M.J.G.W., Hemminga M.A., Walstra P. Molecular motion in glassy water-malto-oligosaccharide (maltodextrin) mixtures as studied by conventional and saturation-transfer spin-probe e.s.r. spectroscopy // Crarbohydrate Research. -1991. - Vol. 215 - P. 229-237

102. Rössler E. Indications for change of diffusion mechanism in supercooledliquids // Physical Review Letters. - 1990. - Vol. 65. - P. 1595-1598

103. Rowan L.G., Hahn E.L., Mims W.B. Electron spin echo envelope modulation // Physical Review A. - 1965. - Vol. 137. - P. 61

104. Saalmueller J. W., Long H. W., Maresh G. G., Spiess H. W. Two-Dimensional Field-Step ELDOR. A Method for Characterizing the Motion of Spin Probes and Spin Labels in Glassy Solids // Journal of Magnetic Resonance. - 1995. -Vol. 117.-P. 193

105. Salikhov, K.M., Dzuba, S.A., Raitsimring, A.M. The theory of electron spinecho signal decay resulting from dipole-dipole interactions between paramagnetic centers in solids // Journal of Magnetic Resonance. - 1981. -Vol. 42(2). - P. 255-276

106. Salnikov E.S., De Zotti M., Formaggio F., Li X., Toniolo C., O'Neil J.D.J., Raap J., Dzuba S.A., Bechinger B. Alamethicin Topology in Phospholipid Membranes by Oriented Solid-state NMR and EPR Spectroscopies: a Comparison // Journal of Physical Chemistry B. - 2009. - Vol. 113 - P. 30343042

107. Saxena S., Freed J.H. Two-Dimensional Electron Spin Resonance and Slow Motions //Journal of Physical Chemistry A. - 1997. - Vol. 101. - P. 7998-8008

108. Schleidt S., Spiess H.W., Jeschke G. A site-directed spin-labeling study of surfactants in polymer-clay nanocomposites // Colloid and Polymer Science. -2006.-Vol. 284-P. 1211-1219

109. Schnauss W., Fujara F., Sillescu H., The molecular dynamics around the glass transition and in the glassy state of molecular organic systems: A 2H-nuclear magnetic resonance study// Journal of Chemical Physics. - 1992. - Vol. 97. - P. 1378

110. Schneider D.J., Freed J.H. Calculating slow motional magnetic resonance spectra: a users's guide // Biological magnetic resonance. -1989. - Vol. 18. - P. 1-76

111. Schneider U., Lunkenheimer P., Brand R., Loidl A., Dielectric and far-infrared spectroscopy of glycerol // Journal of Non-Crystalline Solids - 1998. - Vol. 235. P. 173-179

112. Schweiger, A., Jeschke, G. Principles of pulse electron paramagnetic resonance // Oxford University Press. - New York. - 2001

113. Seelig A., Seelig J. Effect of a Single Cis Double Bond on the Structure of a Phospholipid Bilayer // Biochemistry. - 1977. - Vol. 16 - P. 45-50

114. Seelig J. Deuterium Magnetic Resonance: Theory and Application to Lipid Membranes // Quarterly Review of Biophysics - 1977. - Vol. 10. - P. 353—415

115. Seelig J., Seelig A. Lipid Conformation in Model Membranes and Biological Membranes // Quarterly Review of Biophysics - 1980. - Vol.13 - P. 19-61

116. Shin Y.-K., Freed J.H. Dynamic imaging of lateral diffusion by electron spin resonance and study of rotational dynamics in model membranes. Effect of cholesterol //Biophysical Journal. - 1989. - Vol. 55. - P. 537-550

117. Singer S.J., Nicolson G.L. The fluid mosaic model of the structure of cell membranes // Science. - Vol. 175(4023). - P. 720-31

118. Steinbach P.J., Brooks B.R. Hydrated myoglobin's anharmonic fluctuations are not primarily due to dihedral transitions // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1996. - Vol. 93. - P. 55-59

119. Steinhoff H.-J. Inter and intra-molecular distances determined by EPR spectroscopy and site- directed spin labeling reveal protein-protein and protein-oligonucleotide interaction // The Journal of Biological Chemistry. - 2004. -Vol. 385.-P. 913-920

120. Stubbs C.D., Kouyama T., Kinosita K., Ikegami A. Effect of double bonds on the dynamic properties of the hydrocarbon region of lecithin bilayers // Biochemistry. -1981. - Vol 20 - P. 4257-4262

121. Subczynski, W.K., Wisniewska, A., Hyde, J.S., Kusumi, A. Three-dimensional dynamic structure of the liquid-ordered domain in lipid membranes as examined by pulse-EPR oxygen probing // Biophysical Journal. - 2007. - Vol. 92(5).-P. 1573-1584

122. SurovtsevN.V., Dzuba S.A. Conformational changes of lipids in bilayers at the dynamical transition near 200 K seen by Raman scattering // Journal of Physical Chemistry B. - 2009. - Vol. 113.- P. 15558-15562

123. Thewalt J.L., Bloom M. Phosphatidylcholine: Cholesterol phase diagrams // Biophysical Journal. - 1992. - Vol.63(4). - P. 1176-1181

124. Tolle A., Zimmermann H., Fujara F., Petry W., Schmidt W., Schober H., Wuttke J. Vibrational states of glassy and crystalline orthoterphenyl // European Physical Journal B. - 2000. - Vol. 16. - P. 73-80

125. Toropov Yu.V., Dzuba S.A., Tsvetkov Yu.D., Monaco V., Formaggio F., Crisma M., Toniolo C., Raap J. Molecular dynamics and spatial distribution of TOAC spin-labelled peptaibols studied in glassy liquid by echo-detected EPR spectroscopy // Applied Magnetic Resonance. - 1998. - Vol. 15(2). - P. 237-246

126. Urbina J.A., Pekerar S., Le H.-B., Patterson J.,Montez B., Oldfield E. Molecular order and dynamics of phosphatidylcholine bilayer membranes in the presence of cholesterol, ergosterol and lanosterol: A comparative study using 2H-, 13C- and 31P-NMR spectroscopy // Biochimica et Biophysica Acta. - 1995 - Vol. 1238(2). - P. 163-176

127. Vallerien S.U., Kremer F., Boeffel C. Broadband dielectric spectroscopy on side group liquid crystal polymers // Liquid Crystals. - 1989. - Vol. 4. - P. 7986

128. Veatch S.L., Keller S.L. Organization in lipid membranes containing cholesterol // Physical Review Letters. - 2002. - Vol. 89(26). -P. 268101/1268101/4

129. Verma S.P., Wallach D.F.H. Raman Spectroscopy of Lipids and Biomembranes // Biomembrane Structure and Function (D. Chapman, Ed.) -Verlag Chemie, Basel. - 1984. - P. 167—198

130. Vogel M., Rössler E. On the Nature of Slow ß-Process in Simple Glass Formers: A 2H NMR Study // Journal of Physical Chemistry B. - 2000 - Vol. 104. - P. 4285-4287

131. Vogel M., Tschirwitz C., Schneider S., Kopiin C., Medick P., Rössler E. A 2H NMR and Dielectric Spectroscopy Study on the Slow b-Process in Organic Glass Formers // Journal of Non-Crystalline Solids. - 2002. - Vol. 307. - P. 326

132. Vogel, M., Rössler, E. Slow ß process in simple organic glass formers studied by one-and two-dimensional 2H nuclear magnetic resonance // Journal of Chemical Physics. - 2001. - Vol. 114. - P. 5802-5815

133. Volodarsky L.B. Imidazoline nitroxides Roca Raton // CRC Press. - 1988. -Vol.1

134. Vorobiev A. K., Gurman V. S., Klimenko T. A. Rotational mobility of guest molecules studied by method of oriented spin probe // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2000. - Vol. 2. - P. 379

135. Wagner H., Richert R. Equilibrium and Non-Equilibrium Type P-Re taxations: d-Sorbitol versus o-Terphenyl // Journal of Physical Chemistry B. - 1999. -Vol. 103.-4071

136. Wallach D.F., Verma S.P., Fookson J. Application of Lasar Raman and Infrared Spectroscoy to the Analysis of Membrane Structure // Biochimica et Biophysica Acta. - 1979. - Vol 559, P. 153—208

137. Weik M., Lehnert U., Zaccai G. Liquid-like water confined in stacks of biological membranes at 200 K and its relation to protein dynamics // Biophysical Journal. - 2005. - 89 (5), pp. 3639-3646

138. Weisz K., Groebner G., Mayer C., Stohrer J., Kothe G. Deuteron nuclear magnetic resonance study of the dynamic organization of phospholipid/cholesterol bilayer membranes: molecular properties and viscoelastic behavior // Biochemistry. - 1992. - Vol. 31 - P. 1100-1112

139. Williams G., Watts D.C. Molecular motion in the glassy state. The effect of temperature and pressure on the dielectric P relaxation of polyvinyl chloride // Transactions of the Faraday Society. -1971. - Vol. 67. - P. 1971-1979

140. Wuttke J., Petry W., CoddensG., FujaraF. Fast dynamics of glass-forming glycerol // Physical Review E. - 1995. - Vol. 52. - P. 4026-4034

141. Zhidomirov G.M., Salikhov K.M., Contribution to the theory of spectral diffusion in magnetically diluted solids // Soviet Physics JETP. - 1969 - Vol. 29 -P. 1037-1040