Кинетика и механизм фотоиндуцированных реакций с участием короткоживущих радикалов ароматических аминокислот и пуриновых оснований тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.17, кандидат наук Фишман Наталья Николаевна

• Фишман Наталья Николаевна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Фишман Наталья Николаевна

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Фотосенсибилизированные реакции при окислении белков

1.2. Фотоиндуцированное окисление ароматических аминокислот триплетно-возбужденными 2,2'-дипиридилом и производными флавина

1.3. Фотосенсибилизированные реакции при повреждении ДНК. Фотосенсибилизация хромофорами экзогенного происхождения на примере производных бензофенона

1.4. Применение метода ХПЯ с временным разрешением для изучения фотоиндуцированных радикальных реакций

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Материалы и реактивы

2.2. Методы исследования

2.2.1. ХПЯ с временным разрешением

2.2.2. Наносекундный лазерный импульсный фотолиз

2.2.3. Измерение рН

2.2.3. Расчеты DFT

2.3. Математическая обработка экспериментальных данных

2.3.1. Зависимость наблюдаемой константы скорости реакции тушения кч°ь§ от рН водного раствора

2.3.2. Зависимость амплитуды ХПЯ геминальных продуктов реакции от рН водного раствора

2.3.3. Кинетика ХПЯ

Глава 3. Фотоиндуцированное окисление ароматических аминокислот триплетно-возбужденным 3,3',4,4'-тетракарбоксибензофеноном (ТСВР)

3.1. Определение значений рКа для ТСВР, №ацетилтирозина, дипептидов гистидил-гистидин, гистидил-фенилаланин и фенилаланил-гистидин

3.2. Реакции тушения триплетного состояния ТСВР ароматическими аминокислотами

3.2.1. Триптофан и К-ацетил-триптофан

3.2.2. Гистидин и №ацетил-гистидин

3.2.3. Тирозин и К-ацетил-тирозин

3.3. Зависимости амплитуды ХПЯ геминальных продуктов реакции от рН водного раствора

3.3.1. Триптофан и К-ацетил-триптофан

3.3.2. Гистидин и №ацетил-гистидин

3.3.3. Тирозин и №ацетил-тирозин

3.3.4. Гистидил-гистидин, гистидил-фенилаланин и фенилаланил-гистидин

3.4. Кинетический изотопный эффект в фотореакции гистидина с ТСВР

3.5. Механизмы реакций

3.6. Заключение

Глава 4. Кинетика и механизм фотоиндуцированного окисления дипептида триптофил-триптофан (Тф-Тф) триплетно-возбужденным 2,2'-дипиридилом (DP)

4.1. Определение рКа дипептида Тф-Тф

4.2. Спектры ХПЯ в фотореакции дипептида Тгр-Тгр с DP и механизм этой реакции

4.3. Кинетика ХПЯ в фотореакции дипептида Тгр-Тгр с DP

4.4. Влияние реакции депротонирования короткоживущих радикалов на кинетику ХПЯ

4.4.1 Депротонирование короткоживущего катион-радикала гуанозина

4.4.1 Депротонирование короткоживущего катион-радикала дипептида Trp-Trp

4.5. Заключение

Глава 5. Окисление пуриновых нуклеотидов триплетно-возбужденным ТСВР

5.1. Реакции тушения триплетного состояния TCBP пуриновыми нуклеотидами

5.2. Зависимости амплитуды ХПЯ геминальных продуктов реакции от рН водного раствора

5.3. Механизмы реакций

5.4. Заключение

Основные результаты и выводы

Список используемых сокращений

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Кинетика и механизм фотоиндуцированных реакций с участием короткоживущих радикалов ароматических аминокислот и пуриновых оснований»

Введение

Актуальность темы исследования. Во многих биологических системах важные функциональные процессы происходят с участием промежуточных короткоживущих радикалов. Роль радикалов аминокислотных остатков в качестве промежуточных звеньев при передаче электрона или атома водорода вызывает растущий научный интерес. Установлено, что триптофан и тирозин участвуют в качестве промежуточных окислительно-восстановительных реагентов в многостадийных процессах внутримолекулярного переноса электрона (ВПЭ) на большие расстояния в белках [1, 2]. Предполагается также, что гистидин может являться одним из промежуточных агентов в цепи передачи неспаренного электрона к конечному акцептору [3], а также напрямую участвовать в окислительных процессах в живой клетке [4, 5]. Для процессов одноэлектронного окисления некоторых белков и пептидов показано, что процессы переноса электрона протекают с локализацией неспаренного электрона на имидазольном кольце гистидина [6]. Из перечисленного выше следует, что радикалы триптофана, тирозина и гистидина играют важную роль в целом ряде биохимических процессов.

Наибольшее количество работ относятся к исследованию переноса электрона между остатками триптофана и тирозина методами оптической спектроскопии промежуточного поглощения и химической поляризации ядер (ХПЯ) с временным разрешением. Комбинирование ХПЯ с временным разрешением и лазерного импульсного фотолиза (ЛИФ) и применение этих методов в сходных экспериментальных условиях (одна и та же длина волны для возбуждения красителя, концентрация реагентов и т.д.) позволяет наиболее полно характеризовать фотоиндуцированные радикальные реакции с участием биологически значимых молекул. ХПЯ создается в результате спин-селективной рекомбинации радикалов и наблюдается в виде аномальных интенсивностей и фаз спектральных линий в спектрах ядерного магнитного резонанса (ЯМР) диамагнитных продуктов радикальных реакций. Преимущество метода ХПЯ с временным разрешением состоит в том, что он позволяет легко разделять вклады от геминальных и внеклеточных процессов и определять константы скоростей радикальных химических реакций. Метод ХПЯ с временным разрешением позволяет изучать радикальные реакции, не сопровождающиеся изменениями в оптических спектрах поглощения (например, реакции вырожденного электронного обмена). Данный метод необходим также для установления структуры и реакционной способности радикальных интермедиатов, особенно в условиях,

когда образующиеся в ходе реакции короткоживущие радикалы обладают низкими коэффициентами поглощения, либо их спектры поглощения перекрываются. Например, ХПЯ используется для изучения оптически недетектируемых радикалов, таких как радикалы гистидина. Тем не менее, при изучении реакций переноса электрона с участием радикала гистидила возникают трудности [7]: среди ароматических аминокислот реакционная способность гистидина по отношению к триплетам производных флавина и дипиридила намного ниже, чем тирозина и триптофана [8]. Таким образом, для изучения радикальных реакций с участием радикалов всех трех ароматических кислот методом ХПЯ с временным разрешением актуальной является задача подобрать такой водорастворимый краситель, триплеты которого реагируют с гистидином, триптофаном и тирозином с примерно одинаковой эффективностью.

Что касается нуклеиновых кислот и их строительных блоков, они оказываются вовлеченными в патологические процессы в результате отрыва электрона от оснований ДНК [9, 10]. Ионизирующее излучение, фотоионизация, фотосенсибилизированное окисление эндо- и экзогенными хромофорами, такими как флавины, порфирины, бензофеноны, которые могут находиться в живой клетке, приводят к образованию короткоживущих радикалов легко окисляемых нуклеотидов. Все это предопределяет важность изучения короткоживущих радикалов нуклеотидов. Однако высокая реакционная способность, короткие времена жизни и низкая концентрация радикальных интермедиатов сильно осложняют их выявление и исследование. Использование комбинации двух методов - лазерного импульсного фотолиза и ХПЯ с временным разрешением - дает возможность для детального исследования реакций фотоиндуцированного окисления пуриновых нуклеотидов. Информация о механизмах фотохимических реакций с участием структурных единиц нуклеиновых кислот является важной и актуальной задачей, так как является важным шагом для понимания механизмов фотопроцессов, протекающих в живой природе.

Цели и задачи исследования. Целью данной диссертационной работы было установление кинетики и механизма реакции фотоиндуцированного окисления ароматических аминокислот и пуриновых нуклеотидов 3,3',4,4'-тетракарбоксибензофеноном (TCBP), а также дипептида Trp-Trp 2,2'-дипиридилом (DP) в широком диапазоне рН водных растворов. Для достижения данной цели необходимо было решить следующие задачи:

- подобрать водорастворимый фотосенсибилизатор для фотогенерации короткоживущих радикалов гистидина, триптофана и тирозина со сравнимой эффективностью

- измерить рН-зависимость константы скорости тушения триплетно-возбужденного TCBP различными тушителями (ароматическими аминокислотами и пуриновыми нуклеотидами)

- измерить рН-зависимость интенсивности сигналов ХПЯ геминальной рекомбинации продуктов, полученных в реакции тушения триплетно-возбужденного TCBP различными ароматическими аминокислотами и пуриновыми нуклеотидами

- получить кинетические данные ХПЯ в реакции фото-окисления дипептида Trp-Trp 2,2'-дипиридилом

Научная новизна. Показано, что при использовании водорастворимого фотосенсибилизатора 3,3',4,4'-тетракарбоксибензофенона (ТСВР) фотогенерация короткоживущих радикалов гистидина, триптофана и тирозина происходит со сравнимой эффективностью, что открывает возможность изучать реакции с участием радикалов этих биологически значимых молекул методом ХПЯ.

Впервые установлен механизм реакции окисления ароматических аминокислот Trp, Tyr, His, и их N-ацетилпроизводных, а также пуриновых нуклеотидов АМР и GMP триплетно-возбужденным ТСВР в диапазоне рН от 2 до 12. Проведены кинетические измерения и установлен механизм радикальных реакций, протекающих при фотоиндуцированном окислении дипептида Trp-Trp триплетно-возбужденным 2,2'-дипиридилом в водных растворах в широком диапазоне значения рН. Выявлено влияние заряда аминогруппы на окисление дипептида, состоящего из двух ХПЯ-активных аминокислот.

Практическая значимость работы. Получены данные о том, что фотосенсибилизатор 3,3',4,4'-тетракарбоксибензофенон может быть использован для генерации радикала гистидина со сравнимой эффективностью, что и радикалов тирозина и триптофана, что позволяет изучать методом ХПЯ реакции переноса электрона на радикал гистидина в пептидах и белках. Данные о константах скорости реакции тушения необходимы для точного определения начального соотношения радикалов тирозина, триптофана и гистидина, образовавшихся на геминальной стадии. Последнее позволяет исключить данный параметр из варьируемых в уравнениях, описывающих кинетику ХПЯ. В результате точность моделирования повышается.

Методы исследования. В работе были совместно использованы методы ХПЯ с временным разрешением и лазерного импульсного фотолиза. Методом ЛИФ были измерены наблюдаемые константы скорости тушения триплетно-возбужденного красителя ароматическими аминокислотами и пуриновыми нуклеотидами в широком диапазоне рН водных растворов; методом ХПЯ с временным разрешением были зарегистрированы спектры ХПЯ продуктов геминальной рекомбинации короткоживущих радикалов (геминальные спектры ХПЯ) в широком диапазоне рН водных растворов и получили рН зависимости амплитуды геминальной ХПЯ. Кинетика и механизм реакции фотоиндуцированного окисления ароматических аминокислот и пуриновых нуклеотидов триплетно-возбужденным фотосенсибилизатором был установлен из совместного анализа рН зависимостей наблюдаемой константы скорости тушения и амплитуды геминальной ХПЯ.

Положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся:

1. рН-зависимости наблюдаемой константы скорости тушения и интенсивности геминальной ХПЯ, полученные в реакциях триплетно-возбужденного ТСВР с ароматическими аминокислотами (Trp, Tyr, His и их N-ацетилированными производными) и пуриновыми нуклеотидами (AMP и GMP),

2. заключение о влиянии протонированного состояния аминогруппы ароматических аминокислот (Trp, Tyr, His) и фосфатной группы AMP на эффективность тушения триплетно-возбужденного TCBP,

3. зависимость эффективности процесса тушения триплетно-возбужденного DP от положительного заряда аминогруппы дипептида Trp-Trp.

Степень достоверности полученных результатов. Достоверность выводов и результатов работы обеспечена применением хорошо известных и апробированных экспериментальных методов. Вновь полученные результаты находятся в согласии с имеющимися в литературе данными.

Апробация результатов. Результаты, представленные в диссертационной работе, докладывались и обсуждались на конференциях: XLIX Международная научная студенческая конференция «Студент и научно-технический прогресс» (Новосибирск, Россия, 2010); X Encuentro Latiniamericano de Fotochímica y Fotobiología (Ля Серена, Чили, 2010); Central European conference on photochemistry (Бад Хофгастайн, Австрия, 2010, 2012); EMBO Practical Course «Multidimensional NMR in structural biology» (Йоахимсталь, Германия, 2012); Всероссийская молодежная школа с международным участием «Магнитный резонанс в химической и биологической физике» (Новосибирск, Россия,

2012); VIII International Voevodsky Conference «Physics and chemistry of elementary chemical processes» (Новосибирск, Россия, 2012); 13 th International Symposium on Spin and Magnetic Field Effects in Chemistry and Related Phenomena (Бад Хофгастайн, Австрия, 2013); School for Young Scientists «Magnetic Resonance and Magnetic Phenomena in Chemical and Biological Physics» (Новосибирск, Россия, 2014).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных статей в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК. Материалы диссертации полностью изложены в опубликованных работах.

Личный вклад соискателя. Весь объем экспериментальных данных выполнен лично либо при непосредственном участии соискателя. Автор также участвовал в разработке плана исследований, обсуждении результатов, формулировке выводов и написании публикаций по теме диссертационной работы.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, списка работ, опубликованных по теме диссертации и списка литературы. Полный объем диссертации составляет 116 страниц с 41 рисунком и 9 таблицами. Список литературы содержит 157 наименований.

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Фотосенсибилизированные реакции при окислении белков.

Солнечное излучение обеспечивает функционирование и здоровье живых организмов на Земле, однако оно способно оказывать на них и разрушительное воздействие. Верхние слои атмосферы Земли поглощают УФ-излучение с длиной волны ниже 295 нм (т.е. весь УФ-С диапазон, Л,=200-280 нм, и значительную часть УФ-В диапазона, Л=280-320 нм), солнечное излучение, достигающее Земной поверхности, которое состоит в основном из УФ-А излучения (Л=320-400 нм, 95% всего УФ-излучения) и видимого света, а также инфракрасного излучения. Основной мишенью для фотоповреждения под действием УФ и видимого света в клетках являются белки вследствие их высокого содержания.

Фотоиндуцированное повреждение белков происходит по двум основным механизмам [11, 12]. Первый из них реализуется в основном при действии УФ-В (и в меньшей степени УФ-А) излучения, при котором прямое поглощение некоторыми аминокислотными остатками (например, триптофаном, Trp, тирозином, Tyr, гистидином, His, метионином, Met, фенилаланином, Phe, цистеином, Cys, и цистином) приводит к образованию электронно-возбужденных состояний и реакциям фотоионизации. В дополнение к прямому поглощению света могут происходить фотосенсибилизированные реакции посредством поглощения УФ или видимого света сенсибилизаторами. Эти сенсибилизаторы могут быть эндогенного происхождения (например, порфирины [13, 14], ароматические соединения - УФ-фильтры в хрусталике [15-17], витамины, такие как рибофлавин [18, 19]) и экзогенного происхождения (например, лекарства [20]). Под действием света сенсибилизаторы переходят в короткоживущее возбужденное синглетное состояние, которое посредством интеркомбинационной конверсии переходит в долгоживущее триплетное состояние. Последнее либо релаксирует в основное состояние, либо реагирует с другими соединениями по одному из двух путей (так называемые типы фотосенсибилизации 1 и 2), что может привести к повреждению молекул белков и т.д. Тип фотосенсибилизации 1 приводит к образованию свободных радикалов при одноэлектронном окислении или отрыве атома водорода от субстрата (т. е. аминокислоты в составе белка), тогда как тип 2 включает перенос энергии от возбужденного сенсибилизатора к молекулярному кислороду, что приводит сначала к формированию

возбужденного синглетного кислорода, который затем быстро окисляет окружающие молекулы-мишени. Сенсибилизаторы редко реагируют преимущественно по одному из двух типов фотосенсибилизации, поэтому реакции фотосенсибилизации обычно происходят через образование смеси синглетного кислорода и радикальных частиц. Профиль повреждений белков обычно формируется пропорционально доли высокореакционноспособных частиц, сформированных при фотосенсибилизации, и поэтому сильно зависит от природы сенсибилизатора, длины волны возбуждающего света и реакционных условий [21].

Повреждения белков, индуцированные УФ/ видимым излучением.

Белки являются основными клеточными мишенями для прямого фотоокисления вследствие их высокой концентрации в клетках, а также из-за присутствия эндогенных хромофоров в белках (некоторые аминокислотные остатки, а также флавины и порфирины). Основным механизмом окисления аминокислот, пептидов и белков под действием УФ облучения является прямое поглощение квантов света остатками Trp, Tyr, Phe, His, Cys и цистина, тогда как другие аминокислотные остатки и пептидный остов поглощают УФ излучение с длиной волны Л,<230 нм [12].

При поглощении УФ излучения хромофоры обычно переходят в их первое возбужденное синглетное состояние с коротким временем жизни. Это синглетное состояние легко теряет энергию при интеркомбинационной конверсии в триплетное состояние, или при переносе энергии на другие группы при столкновениях с другими молекулами. Образующиеся в результате триплетные состояния обычно обладают более длинными временами жизни (порядка микросекунд), чем синглетное состояние, и могут вступать в реакции переноса электрона или отрыва атома водорода. Фотофизические свойства образующихся триплетов хорошо охарактеризованы, как и свойства гидратированного электрона, образующегося при прямой фотоионизации. Преобладающей является реакция гидратированного электрона с O2 с образованием O2 • Также гидратированный электрон реагирует со свободными карбоксильными группами в белках (С-конец и остатки Asp/Glu), аминогруппами (N-конец и остатки Lys), что приводит к деаминированию и отрыву атома водорода, и с другими белковыми остатками [12]. Непрямое фотоокисление белков происходит через формирование и последующие реакции синглетного кислорода с остатками Trp, His, Tyr, Met и Cys [21, 22]. В щелочных растворах (рН>10) 1O2 реагирует также с Arg и Lys в депротонированной форме [12].

1. Реакции с остатками Тгр

Индольное кольцо триптофана является самым сильным УФ-хромофором в белках (с полосой поглощения, отличающейся высоким молярным коэффициентом поглощения, которое происходит на больших длинах волн, чем для любого другого из аминокислотных остатков), однако важность триптофана как хромофора невысока вследствие его относительно низкого содержания во многих белках. Тем не менее, фотовозбуждение триптофана приводит к целому ряду фотохимических реакций. Первое триплетное состояние триптофана (3Тгр) быстро вступает в реакции переноса электрона с подходящими акцепторами электрона [23], что приводит, например, в реакциях с дисульфидами к образованию катион-радикала триптофана (Тгр+^) и анион-радикалов (Я88ЯОбразующийся катион-радикал триптофана быстро депротонирует с образованием нейтрального радикала Тгр\ Последующие реакции нейтрального индолильного радикала Тгр^ с кислородом 02 дают кольцевой С-3 пероксильный радикал, который далее участвует в реакции отрыва атома водорода [24, 25]. В литературе есть упоминания о репарации индолильного и пероксильного радикалов антиоксидантами, такими как аскорбат, селеноцистеин и глутатион [26-30].

Остатки триптофана также могут участвовать в процессах прямой фотоионизации, которая происходит в результате как в одно-, так и двух-фотонных процессах [31]. В дополнение к прямой фотоионизации, остатки триптофана легко окисляются в присутствии синглетного кислорода 102, что приводит к образованию диоксетановых интермедиатов через образование С2-С3 двойной связи в триптофане или гидропероксидов в позиции С3 [32-34]. Данные интермедиаты могут впоследствии превращаться в К-формилкинуренин (и далее в кинуренин при гидролизе), а также в производные гидроксипироллоиндола. К-формилкинуренин и кинуренин являются наиболее важными продуктами окисления триптофана, так как являются более сильными фотосенсибилизаторами по сравнению с исходной аминокислотой и могут участвовать в большом количестве деградирующих белки процессов, в том числе в реакциях с белками хрусталика глаза [35-37].

2. Реакции с остатками Туг и РИв

Катион-радикал тирозина может образоваться в результате прямой фотоионизации [12, 38]. Туг участвует в похожих реакция переноса электрона, как для случая Тгр, что ведет к образованию ТугОН+, который быстро депротонирует, образуя феноксильный радикал [12]. Формирующиеся в результате этих процессов феноксильные радикалы тирозина вступают в большое количество реакций: окисления подходящих субстратов,

димеризации с образованием дитирозиновых аддуктов и отрыва атома водорода. Также феноксильный радикал тирозина эффективно восстанавливается низкомолекулярными антиоксидантами, такими как аскорбат, глутатион и селеноцистеин. Фотоокисление остатков тирозина синглетным кислородом приводит к формированию нестабильных эндопероксидов, которые быстро разлагаются с образованием С1 гидропероксидов и циклических продуктов [12, 38].

Вызываемое УФ-излучением окисление остатков фенилаланина протекает относительно просто по сравнению с другими ароматическими аминокислотами. Возбуждение фенилаланина в первое триплетное состояние приводит к реакции фотодиссоциации, продуктом которой является бензильный радикал [39]. При прямой фотодиссоциации Phе образуется катион-радикал, который быстро гидратируется с образованием o-, m-, p-Tyr. Однако, данные процессы имеют значение лишь при облучении Phe коротковолновым УФ-светом [38].

3. Реакции с остатками His

Гистидин не имеет хромофорных групп, поэтому для гистидина поглощение УФ-или видимого света не является основным механизмом фотоиндуцированных повреждений, а большинство реакций с участием His, приводящих к повреждениям, происходят посредством фотосенсибилизированных процессов [4, 18]. Исследования модельных соединений гистидина в присутствии флавинов, а также других фотосенсибилизаторов, показали формирование короткоживущих радикалов с радикальным центром на имидазолиле. Методом ЭПР с применением спиновых ловушек было показано, что взаимодействие (по механизму фотосенсибилизации I типа) триплетно-возбужденного флавина и His сильно зависит от рН, а именно было выявлено влияние протонированных состояний иминогруппы His на скорость реакции с триплетно-возбужденным флавином [4, 18]. Окисление гистидина как в свободном состоянии, так и в составе пептидов синглетным кислородом происходит через формирование эндопероксидов, разложение которых при комнатной температуре в органических растворителях ведет к образованию аспарагиновой кислоты, аспарагина, мочевины и других продуктов. В водных растворах свободный гистидин также дает бицикличные продукты [12].

Таким образом, повреждения белков, инициированные УФ-А и видимым светом, возникают в реакциях фотосенсибилизации, а также с синглетным кислородом и другими активными формами кислорода. Синглетный кислород реагирует с остатками Trp, His, Tyr, Met, Cys в основном с образованием эндопероксидов и цвиттерионных частиц.

Образующиеся интермедиаты подвергаются дальнейшим превращениям, в том числе и по радикальному механизму, что ведет к нарушению белковой структуры. В дополнение к фотосенсибилизированным реакциям, также могут происходить прямые реакции фотоокисления некоторых аминокислотных остатков (например, Тгр), что приводит к образованию возбужденных состояний и радикальных частиц, которые также важны в фотоиндуцированной деградации белка.

1.2. Фотоиндуцированное окисление ароматических аминокислот триплетно-возбужденными 2,2'-дипиридилом и производными флавина

Для изучения методом ХПЯ фотоиндуцированных реакций биологически важных молекул - аминокислот, пептидов и нуклеотидов - наиболее часто используются красители 2,2'-дипиридил и водорастворимые производные флавина: люмофлавин, рибофлавин, флавин мононуклеотид (БМК). Совместное применение ХПЯ с временным разрешением и лазерного импульсного фотолиза дает возможность для наиболее полной характеризации фотоиндуцированных радикальных реакций с участием биологически значимых молекул.

В работах [8, 40-47] методом лазерного импульсного фотолиза изучены механизмы фотоиндуцированных реакций с участием триплетно-возбужденного флавина и ароматических аминокислот: триптофана, тирозина и гистидина. При облучении импульсами лазера (Х=308 нм) раствора, содержащего флавин мононуклеотид и аминокислоту (триптофан, тирозин или гистидин), происходит образование триплетно-возбужденного красителя БМК (Атах=370 нм), который затем реагирует с аминокислотой с образованием короткоживущих радикалов БМК- (Хтах=360 нм) либо БМКН (Хтах=340 нм) [41, 47]. На рисунке 1 приведена зависимость константы скорости тушения триплетного флавина кч тремя аминокислотами, К-ацетилтирозином, N ацетилтриптофаном и К-ацетилгистидином, от рН раствора [8, 41]. Тушение триплетно-возбужденного флавина К-ацетилтирозином и К-ацетилтриптофаном происходит с постоянной во всем диапазоне рН константой скорости кч, близкой к диффузионно-контролируемому пределу. Этот факт, а также наблюдение семихинонового анион-радикала показывают, что первичным актом реакции в данном случае является перенос электрона.

В отличие от К-ацетилтирозина и К-ацетилтриптофана, в случае К-ацетилгистидина константа скорости тушения триплетно-возбужденного флавина сильно

зависит от рН среды (см. рисунок 1). В сильнокислотной среде (рН<3) тушение не наблюдается, потому что в этой среде оба исходных реагента, триплетно-возбужденный флавин и К-ацетилгистидин, протонированы и заряжены положительно. Реакция, по-видимому, является энергетически невыгодной, так как отрыв электрона привел бы к формированию высоко нестабильного дважды заряженного катион-радикала гистидина, а в случае переноса атома водорода образовался бы положительно заряженный радикал флавина. При увеличении рН в диапазоне от 3 до 7 наблюдается рост константы скорости тушения кч. При дальнейшем повышении рН наблюдается некоторое уменьшение константы скорости кч в области рН~10, а при рН>11 константа скорости резко возрастает. Уменьшение значения кч в области рН~10 связано с депротонированием исходного флавина [48]. В сильнощелочных растворах происходит депротонирование гистидина ШН^Ш+Н (символ «Н» обозначает лабильный протон имидазольного фрагмента гистидина, р^а=14.3). Анион гистидина реагирует с триплетно-возбужденным флавином по механизму переноса электрона с диффузионными скоростями [8, 41]. Первичным

3 • + •

актом тушения триплетно-возбужденного БМК как протонированным Н1бН2 , так и Н1бН является перенос атома водорода, хотя константы скоростей для этих тушителей и различаются на два порядка: кч1=3.0х106 М-1с-1 для Н1бН2+ и кч2=2.5х108 М-1с-1 для ИбН [8, 41].

Рисунок 1. Зависимость константы скорости тушения триплетного флавина от рН раствора. Тушители: К-АсТгр (кружки), К-АсТуг (треугольники), К-АсШб (квадраты) [8].

Фотофизика и фотохимия 2,2'-дипиридила изучены довольно подробно, также как

и фотохимические реакции дипиридила с ароматическими аминокислотами триптофаном,

тирозином и гистидином, в которых были зарегистрированы значительные эффекты ХПЯ. В зависимости от рН раствора, 2,2'-дипиридил может находиться либо в протонированном (БРН+) или депротонированном (БР) состояниях (р^а=4.3) [49]. Максимум поглощения БР приходится на 281 нм с £макс=14.600 М-1см-1 и £308=1.200 М-1см-1, тогда как для протонированного БРН+ Лтах=301 нм, £308=12.900 М-1см-1 [42]. Таким образом, для облучения растворов дипиридила на длине волны 308 нм при рН<4.3, основным (>90%) светопоглощающим компонентом является БРН+, который в результате

Т "Ь

интеркомбинационной конверсии дает триплетно-возбужденный БРН [50, 51]. При

т

рН>6.3 образуются нейтральный триплетно-возбужденный БР. При промежуточных значениях рН, 4.3<рН<6.3, свет могут поглощать как протонированные, так и депротонированные молекулы БР [50, 51].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фишман Наталья Николаевна, 2016 год

Список литературы

1. Stuart-Audette M., Blouquit Y., Faraggi M., Sicard-Roselli C., Houee-Levin C., Jolies P. Re-evaluation of intramolecular long-range electron transfer between tyrosine and tryptophan in lysozymes - Evidence for the participation of other residues // European Journal of Biochemistry. - 2003. - V. 270. - N. 17. - P. 35653571.

2. Aubert C., Vos M.H., Mathis P., Eker A.P.M., Brettel K. Intraprotein radical transfer during photoactivation of DNA photolyase // Nature (London). - 2000. - V. 405. - N. 6786. - P. 586-590.

3. Migliore A., Polizzi N.F., Therien M.J., Beratan D.N. Biochemistry and theory of proton-coupled electron transfer // Chemical Reviews (Washington, DC, United States). - 2014. - V. 114. - N. 7. - P. 3381-3465.

4. Agon V.V., Bubb W.A., Wright A., Hawkins C.L., Davies M.J. Sensitizer-mediated photooxidation of histidine residues: evidence for the formation of reactive side-chain peroxides // Free Radical Biology and Medicine. - 2006. - V. 40. - N. 4. - P. 698-710.

5. Chandran K., McCracken J., Peterson F.C., Antholine W.E., Volkman B.F., Kalyanaraman B. Oxidation of histidine residues in copper-zinc superoxide dismutase by bicarbonate-stimulated peroxidase and thiol oxidase activities: pulse EPR and NMR studies // Biochemistry. - 2010. - V. 49. - N. 50. - P. 10616-10622.

6. Giese B., Wang M., Gao J., Stoltz M., Muller P., Graber M. Electron relay race in peptides // The Journal of Organic Chemistry. - 2009. - V. 74. - N. 10. - P. 36213625.

7. Morozova O.B., Hore P.J., Sagdeev R.Z., Yurkovskaya A.V. Intramolecular electron transfer in lysozyme studied by time-resolved chemically induced dynamic nuclear polarization // Journal of Physical Chemistry B. - 2005. - V. 109. - N. 46. - P. 2197121978.

8. Morozova O.B., Yurkovskaya A.V., Tsentalovich Y.P., Forbes M.D.E., Hore P.J., Sagdeev R.Z. Time resolved CIDNP study of electron transfer reactions in proteins and model compounds // Molecular Physics. - 2002. - V. 100. - N. 8. - P. 1187-1195.

9. Cadet J., Mouret S., Ravanat J.L., Douki T. Photoinduced Damage to Cellular DNA: Direct and Photosensitized Reactions // Photochemistry and Photobiology. - 2012. -V. 88. - N. 5. - P. 1048-1065.

10. Cadet J., Wagner J.R. DNA Base Damage by Reactive Oxygen Species, Oxidizing Agents, and UV Radiation // Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. - 2013. -V. 5. - N. 2.

11. Davies M.J., Truscott R.J. Photo-oxidation of proteins and its role in cataractogenesis // Journal of Photochemistry and Photobiology B. - 2001. - V. 63. - N. 1-3. - P. 114125.

12. Pattison D.I., Rahmanto A.S., Davies M.J. Photo-oxidation of proteins // Photochemical and Photobiological Sciences. - 2012. - V. 11. - N. 1. - P. 38-53.

13. Afonso S.G., Enriquez de Salamanca R., Batlle A.M. The photodynamic and non-photodynamic actions of porphyrins // Brazilian Journal of Medical and Biological Research. - 1999. - V. 32. - N. 3. - P. 255-266.

14. Silvester J.A., Timmins G.S., Davies M.J. Photodynamically generated bovine serum albumin radicals: evidence for damage transfer and oxidation at cysteine and tryptophan residues // Free Radical Biology and Medicine. - 1998. - V. 24. - N. 5. -P. 754-766.

15. Yanshole V.V., Snytnikova O.A., Kiryutin A.S., Yanshole L.V., Sagdeev R.Z., Tsentalovich Y.P. Metabolomics of the rat lens: a combined LC-MS and NMR study // Experimental Eye Research. - 2014. - V. 125. - - P. 71-78.

16. Bova L.M., Wood A.M., Jamie J.F., Truscott R.J. UV filter compounds in human lenses: the origin of 4-(2-amino-3-hydroxyphenyl)-4-oxobutanoic acid O-beta-D-glucoside // Investigative Ophthalmology and Visual Science. - 1999. - V. 40. - N. 13. - P. 3237-3244.

17. Korlimbinis A., Truscott R.J. Identification of 3-hydroxykynurenine bound to proteins in the human lens. A possible role in age-related nuclear cataract // Biochemistry. - 2006. - V. 45. - N. 6. - P. 1950-1960.

18. Huvaere K., Skibsted L.H. Light-induced oxidation of tryptophan and histidine. Reactivity of aromatic N-heterocycles toward triplet-excited flavins // Journal of the American Chemical Society. - 2009. - V. 131. - N. 23. - P. 8049-8060.

19. Clausen M.R., Huvaere K., Skibsted L.H., Stagsted J. Characterization of peroxides formed by riboflavin and light exposure of milk. Detection of urate hydroperoxide as

a novel oxidation product // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2010. - V. 58. - N. 1. - P. 481-487.

20. Phillips D. Light relief: photochemistry and medicine // Photochemical and Photobiological Sciences. - 2010. - V. 9. - N. 12. - P. 1589-1596.

21. Davies M.J. Singlet oxygen-mediated damage to proteins and its consequences // Biochemical and Biophysical Research Communications. - 2003. - V. 305. - N. 3. -P. 761-770.

22. Davies M.J. Reactive species formed on proteins exposed to singlet oxygen // Photochemical and Photobiological Sciences. - 2004. - V. 3. - N. 1. - P. 17-25.

23. Creed D. The photophysics and photochemistry of the near-UV absorbing amino acids-tryptophan and its simple derivatives // Photochemistry and Photobiology. -1984. - V. 39. - N. 4. - P. 537-562.

24. Candeias L.P., Wardman P., Mason R.P. The reaction of oxygen with radicals from oxidation of tryptophan and indole-3-acetic acid // Carcinogenesis. - 1997. - V. 67. -N. 1-3. - P. 229-237.

25. Kelman D.J., DeGray J.A., Mason R.P. Reaction of myoglobin with hydrogen peroxide forms a peroxyl radical which oxidizes substrates // The Journal of Biological Chemistry. - 1994. - V. 269. - N. 10. - P. 7458-7463.

26. Nauser T., Koppenol W.H., Gebicki J.M. The kinetics of oxidation of GSH by protein radicals // Biochemical Journal. - 2005. - V. 392. - N. Pt 3. - P. 693-701.

27. Gebicki J.M., Nauser T., Domazou A., Steinmann D., Bounds P.L., Koppenol W.H. Reduction of protein radicals by GSH and ascorbate: potential biological significance // Amino Acids. - 2010. - V. 39. - N. 5. - P. 1131-1137.

28. Steinmann D., Nauser T., Beld J., Tanner M., Gunther D., Bounds P.L., Koppenol W.H. Kinetics of tyrosyl radical reduction by selenocysteine // Biochemistry. - 2008. - V. 47. - N. 36. - P. 9602-9607.

29. Domazou A.S., Koppenol W.H., Gebicki J.M. Efficient repair of protein radicals by ascorbate // Free Radical Biology and Medicine. - 2009. - V. 46. - N. 8. - P. 10491057.

30. Hoey B.M., Butler J. The repair of oxidized amino acids by antioxidants // Biochimica et Biophysica Acta. - 1984. - V. 791. - N. 2. - P. 212-218.

31. Tsentalovich Y.P., Snytnikova O.A., Sagdeev R.Z. Properties of excited states of aqueous tryptophan // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. -2004. - V. 162. - N. 2-3. - P. 371-379.

32. Gracanin M., Hawkins C.L., Pattison D.I., Davies M.J. Singlet-oxygen-mediated amino acid and protein oxidation: formation of tryptophan peroxides and decomposition products // Free Radical Biology and Medicine. - 2009. - V. 47. - N. 1. - P. 92-102.

33. Posadaz A., Biasutti A., Casale C., Sanz J., Amat-Guerri F., Garcia N.A. Rose Bengal-sensitized photooxidation of the dipeptides L-tryptophyl-L-phenylalanine, L-tryptophyl-L-tyrosine and L-tryptophyl-L-tryptophan: kinetics, mechanism and photoproducts // Photochemistry and Photobiology. - 2004. - V. 80. - - P. 132-138.

34. Ronsein G.E., de Oliveira M.C., de Medeiros M.H., Di Mascio P. Characterization of O(2) ((1)delta(g))-derived oxidation products of tryptophan: a combination of tandem mass spectrometry analyses and isotopic labeling studies // Journal of the American Society for Mass Spectrometry. - 2009. - V. 20. - N. 2. - P. 188-197.

35. Snytnikova O.A., Kopylova L.V., Chernyak E.I., Morozov S.V., Kolosova N.G., Tsentalovich Y.P. Tryptophan and kynurenine levels in lenses of Wistar and accelerated-senescence OXYS rats // Molecular Vision. - 2009. - V. 15. - - P. 27802788.

36. Sherin P.S., Grilj J., Tsentalovich Y.P., Vauthey E. Ultrafast excited-state dynamics of kynurenine, a UV filter of the human eye // Journal of Physical Chemistry B. -2009. - V. 113. - N. 14. - P. 4953-4962.

37. Sherin P.S., Tsentalovich Y.P., Snytnikova O.A., Sagdeev R.Z. Photoactivity of kynurenine-derived UV filters // Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology. - 2008. - V. 93. - N. 3. - P. 127-132.

38. Pattison D.I., Davies M.J. Actions of ultraviolet light on cellular structures // Experientia. Supplementum. - 2006. - V. 96. - P. 131-157.

39. Bent D.V., Hayon E. Excited state chemistry of aromatic amino acids and related peptides. II. Phenylalanine // Journal of the American Chemical Society. - 1975. - V. 97. - N. 10. - P. 2606-2612.

40. Tsentalovich Y.P., Morozova O.B. Laser flash photolysis and time resolved CIDNP study of photoreaction of 2,2'-dipyridyl with N-acetyltyrosine in aqueous solutions // Journal of Photochemistry and Photobiology, A: Chemistry. - 2000. - V. 131. - N. 13. - P. 33-40.

41. Tsentalovich Y.P., Lopez J.J., Hore P.J., Sagdeev R.Z. Mechanisms of reactions of flavin mononucleotide triplet with aromatic amino acids // Spectrochimica Acta, Part

A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy. - 2002. - V. 58A. - N. 9. - P. 20432050.

42. Tsentalovich Y.P., Morozova O.B., Yurkovskaya A.V., Hore P.J. Kinetics and mechanism of the photochemical reaction of 2,2'-dipyridyl with tryptophan in water: Time-resolved CIDNP and laser flash photolysis study // Journal of Physical Chemistry A. - 1999. - V. 103. - N. 27. - P. 5362-5368.

43. Tsentalovich Y.P., Morozova O.B., Yurkovskaya A.V., Hore P.J., Sagdeev R.Z. Time-Resolved CIDNP and Laser Flash Photolysis Study of the Photoreactions of N-AcetylHistidine with 2,2'-Dipyridyl in Aqueous Solution // Journal of Physical Chemistry A. - 2000. - V. 104. - N. 30. - P. 6912-6916.

44. Lyon C.E., Lopez J.J., Cho B.-M., Hore P.J. Low field CIDNP of amino acids and proteins: characterization of transient radicals and NMR sensitivity enhancement // Molecular Physics. - 2002. - V. 100. - N. 8. - P. 1261-1269.

45. Muszkat K.A., Khait I., Hayashi K., Tamiya N. Photochemically induced nuclear polarization study of exposed tyrosines, tryptophans, and histidines in postsynaptic neurotoxins and in membranotoxins of elapid and hydrophid snake venom // Biochemistry. - 1984. - V. 23. - N. 21. - P. 4913-4920.

46. Muszkat K.A., Wismontski-Knittel T. Reactivities of tyrosine, histidine, tryptophan, and methionine in radical pair formation in flavin triplet induced protein nuclear magnetic polarization // Biochemistry. - 1985. - V. 24. - N. 20. - P. 5416-5421.

47. Heelis P.F., Parsons B.J., Phillips G.O. The pH Dependence of the Reactions of Flavin Triplet States with Amino Acids. A Laser Flash Photolysis Study // Biochimica et Biophysica Acta. - 1979. - V. 587. - N. 3. - P. 455-462.

48. Sigel H., Song B., Liang G., Halbach R., Felder M., Bastian M. Acid-base and metal ion-binding properties of flavin mononucleotide (FMN2-). Is a 'dielectric' effect responsible for the increased complex stability? // Inorganica Chimica Acta. - 1995. -V. 240. - N. 1-2. - P. 313-322.

49. Linnell R.H., Kaczmarczyk A. Ultraviolet spectra of N:CC:N compounds // Journal of Physical Chemistry. - 1961. - V. 65. - - P. 1196-1200.

50. Buntinx G., Poizat O., Valat P., Wintgens V., Righini R., Foggi P. Transient absorption and resonance Raman studies of the photoreduction of 2,2'-bipyridine by amines // Journal de Chimie Physique et de Physico-Chimie Biologique. - 1993. - V. 90. - N. 9. - P. 1733-1748.

51. Castellucci E., Angeloni L., Marconi G., Venuti E., Baraldi I. Mechanisms of deactivation of the low-lying electronic states of 2,2'-bipyridine // Journal of Physical Chemistry. - 1990. - V. 94. - N. 5. - P. 1740-1745.

52. Morozova O.B., Yurkovskaya A.V. Intramolecular Electron Transfer in the Photooxidized Peptides Tyrosine-Histidine and Histidine-Tyrosine: A Time-Resolved CIDNP Study // Angewandte Chemie. - 2010. - V. 122. - N. 43. - P. 81688171.

53. Battacharyya S.N., Das P.K. Photoreduction of Benzophenone by Amino-Acids, Aminopolycarboxylic Acids and Their Metal-Complexes - a Laser-Flash-Photolysis Study // Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions. - 1984. - V. 80. - -P. 1107-1116.

54. Cadet J., Mouret S., Ravanat J.L., Douki T. Photoinduced damage to cellular DNA: direct and photosensitized reactions // Photochem Photobiol. - 2012. - V. 88. - N. 5. -P. 1048-1065.

55. Kanavy H.E., Gerstenblith M.R. Ultraviolet radiation and melanoma // Seminars in Cutaneous Medicine and Surgery. - 2011. - V. 30. - N. 4. - P. 222-228.

56. Beukers R., Berends W. Isolation and identification of the irradiation product of thymine // Biochimica et Biophysica Acta. - 1960. - V. 41. - - P. 550-551.

57. Cadet J., Sage E., Douki T. Ultraviolet radiation-mediated damage to cellular DNA // Mutation Research. - 2005. - V. 571. - N. 1-2. - P. 3-17.

58. Johns H.E., Pearson M.L., Leblanc J.C., Helleiner C.W. The ultraviolet photochemistry of thymidil-(3'-5')-thymidine // Journal of Molecular Biology. -1964. - V. 9. - P. 503-524.

59. Varghese A.J., Wang S.Y. Thymine-thymine adduct as a photoproduct of thymine // Science. - 1968. - V. 160. - N. 3824. - P. 186-187.

60. Taylor J.S., Garrett D.S., Cohrs M.P. Solution-state structure of the Dewar pyrimidinone photoproduct of thymidylyl-(3'-5')-thymidine // Biochemistry. - 1988. -V. 27. - N. 19. - P. 7206-7215.

61. Tyrrell R.M. Induction of pyrimidine dimers in bacterial DNA by 365 nm radiation // Photochemistry and Photobiology. - 1973. - V. 17. - N. 1. - P. 69-73.

62. Kvam E., Tyrrell R.M. Induction of oxidative DNA base damage in human skin cells by UV and near visible radiation // Carcinogenesis. - 1997. - V. 18. - N. 12. - P. 2379-2384.

63. Pflaum M., Boiteux S., Epe B. Visible light generates oxidative DNA base modifications in high excess of strand breaks in mammalian cells // Carcinogenesis. -1994. - V. 15. - N. 2. - P. 297-300.

64. Cadet J., Wagner J.R. DNA base damage by reactive oxygen species, oxidizing agents, and UV radiation // Cold Spring Harb Perspect Biol. - 2013. - V. 5. - N. 2.

65. Wondrak G.T., Jacobson M.K., Jacobson E.L. Endogenous UVA-photosensitizers: mediators of skin photodamage and novel targets for skin photoprotection // Photochemical and Photobiological Sciences. - 2006. - V. 5. - N. 2. - P. 215-237.

66. Cuquerella M.C., Lhiaubet-Vallet V., Cadet J., Miranda M.A. Benzophenone photosensitized DNA damage // Acc Chem Res. - 2012. - V. 45. - N. 9. - P. 15581570.

67. Cuquerella C.M., Lhiaubet-Vallet V., Bosca F., Miranda M.A. Photosensitised pyrimidine dimerisation in DNA // Chemical Science. - 2011. - V. 2. - - P. 12191232.

68. Epe B. DNA damage spectra induced by photosensitization // Photochemical and Photobiological Sciences. - 2012. - V. 11. - N. 1. - P. 98-106.

69. Foote C.S. Definition of type I and type II photosensitized oxidation // Photochemistry and Photobiology. - 1991. - V. 54. - N. 5. - P. 659-659.

70. Ravanat J.L., Di Mascio P., Martinez G.R., Medeiros M.H. Singlet oxygen induces oxidation of cellular DNA // The Journal of Biological Chemistry. - 2001. - V. 276. -N. 8. - P. 40601-40604.

71. Ravanat J.-L., Saint-Pierre C., Di Mascio P., Martinez G.R., Medeiros M.H.G., Cadet J. Damage to Isolated DNA Mediated by Singlet Oxygen // Helvetica Chimica Acta. - 2001. - V. 84. - N. 12. - P. 3702-3709.

72. Cadet J., Ravanat J.-L., Martinez G.R., Medeiros M.H.G., Mascio P.D. Singlet Oxygen Oxidation of Isolated and Cellular DNA: Product Formation and Mechanistic Insights // Photochemistry and Photobiology. - 2006. - V. 82. - N. 5. - P. 1219-1225.

73. Sheu C., Kang P., Khan S., Foote C.S. Low-temperature photosensitized oxidation of a guanosine derivative and formation of an imidazole ring-opened product // Journal of the American Chemical Society. - 2002. - V. 124. - N. 15. - P. 3905-3913.

74. Cadet J., Douki T., Ravanat J.L., Di Mascio P. Sensitized formation of oxidatively generated damage to cellular DNA by UVA radiation // Photochemical and Photobiological Sciences. - 2009. - V. 8. - N. 7. - P. 903-911.

75. Steenken S., Jovanovic S.V. How Easily Oxidizable Is DNA? One-Electron Reduction Potentials of Adenosine and Guanosine Radicals in Aqueous Solution // Journal of the American Chemical Society. - 1997. - V. 119. - N. 3. - P. 617-618.

76. Steenken S. Purine bases, nucleosides, and nucleotides: aqueous solution redox chemistry and transformation reactions of their radical cations and e- and OH adducts // Chemical Reviews (Washington, DC, United States). - 1989. - V. 89. - N. 3. - P. 503-520.

77. Genereux J.C., Barton J.K. Mechanisms for DNA charge transport // Chemical Reviews (Washington, DC, United States). - 2010. - V. 110. - N. 3. - P. 1642-1662.

78. Kanvah S., Joseph J., Schuster G.B., Barnett R.N., Cleveland C.L., Landman U. Oxidation of DNA: damage to nucleobases // Accounts of Chemical Research. -2010. - V. 43. - N. 2. - P. 280-287.

79. Gniadecki R., Thorn T., Vicanova J., Petersen A., Wulf H.C. Role of mitochondria in ultraviolet-induced oxidative stress // Journal of Cellular Biochemistry. - 2001. - V. 80. - N. 2. - P. 216-222.

80. Cadet J., Delatour T., Douki T., Gasparutto D., Pouget J.P., Ravanat J.L., Sauvaigo S. Hydroxyl radicals and DNA base damage // Mutation Research. - 1999. - V. 424. -N. 1-2.- P. 9-21.

81. Pogozelski W.K., Tullius T.D. Oxidative Strand Scission of Nucleic Acids: Routes Initiated by Hydrogen Abstraction from the Sugar Moiety // Chemical Reviews (Washington, DC, United States). - 1998. - V. 98. - N. 3. - P. 1089-1108.

82. Principles of Molecular Photochemistry: an introduction / Turro N.J., Ramamurthy V., Scaiano J.C. - /(University Science Books, USA), 2009.

83. CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology / Griesbeck A.G., Oelgemöller M., Ghetti F. - /(CRC Press, USA), 2012.

84. Marciniak B., Bobrowski K., Hug G.L. Quenching of Triplet-States of Aromatic Ketones by Sulfur-Containing Amino-Acids in Solution - Evidence for Electron-Transfer // Journal of Physical Chemistry. - 1993. - V. 97. - N. 46. - P. 11937-11943.

85. Steenken S., Telo J.P., Novais H.M., Candeias L.P. One-Electron-Reduction Potentials of Pyrimidine-Bases, Nucleosides, and Nucleotides in Aqueous-Solution -Consequences for DNA Redox Chemistry // Journal of the American Chemical Society. - 1992. - V. 114. - N. 12. - P. 4701-4709.

86. Lhiaubet-Vallet V., Encinas S., Miranda M.A. Excited State Enantiodifferentiating Interactions between a Chiral Benzophenone Derivative and Nucleosides // Journal of the American Chemical Society. - 2005. - V. 127. - N. 37. - P. 12774-12775.

87. Lhiaubet-Vallet V., Belmadoui N., Climent M.J., Miranda M.A. The Long-Lived Triplet Excited State of an Elongated Ketoprofen Derivative and Its Interactions with Amino Acids and Nucleosides // The Journal of Physical Chemistry B. - 2007. - V. 111. - N. 28. - P. 8277-8282.

88. Wood P.D., Redmond R.W. Triplet State Interactions between Nucleic Acid Bases in Solution at Room Temperature: Intermolecular Energy and Electron Transfer // Journal of the American Chemical Society. - 1996. - V. 118. - N. 18. - P. 4256-4263.

89. Lu C.Y., Wang W.F., Lin W.Z., Han Z.H., Yao S.D., Lin N.Y. Generation and photosensitization properties of the oxidized radical of riboflavin: a laser flash photolysis study // Journal of Photochemistry and Photobiology B-Biology. - 1999. -V. 52. - N. 1-3. - P. 111-116.

90. Douki T., Cadet J. Modification of DNA bases by photosensitized one-electron oxidation // International Journal of Radiation Biology. - 1999. - V. 75. - N. 5. - P. 571-581.

91. Nguyen T.X., Kattnig D., Mansha A., Grampp G., Yurkovskaya A.V., Lukzen N. Kinetics of Photoinduced Electron Transfer between DNA Bases and Triplet 3,3',4,4'-Benzophenone Tetracarboxylic Acid in Aqueous Solution of Different pH's: Proton-Coupled Electron Transfer? // Journal of Physical Chemistry A. - 2012. - V. 116.- N. 44.- P. 10668-10675.

92. Candeias L.P., Steenken S. Ionization of purine nucleosides and nucleotides and their components by 193-nm laser photolysis in aqueous solution: model studies for oxidative damage of DNA // Journal of the American Chemical Society. - 1992. - V. 114. - N. 2. - P. 699-704.

93. Candeias L.P., Wolf P., O'Neill P., Steenken S. Reaction of hydrated electrons with guanine nucleosides: fast protonation on carbon of the electron adduct // Journal of Physical Chemistry. - 1992. - V. 96. - N. 25. - P. 10302-10307.

94. Pan J., Lin W., Wang W., Han Z., Lu C., Yao S., Lin N., Zhu D. A kinetic study on the interaction of deprotonated purine radical cations with amino acids and model peptides // Biophysical Chemistry. - 2001. - V. 89. - N. 2-3. - P. 193-199.

95. Nelson W.H., Sagstuen E., Hole E.O., Close D.M. Electron spin resonance and electron nuclear double resonance study of X-irradiated deoxyadenosine: proton

transfer behavior of primary ionic radicals // Radiation Research. - 1998. - V. 149. -N. 1. - P. 75-86.

96. Jayatilaka N., Nelson W.H. Structure of Radicals from X-irradiated Guanine Derivatives: an Experimental and Computational Study of Sodium Guanosine Dihydrate Single Crystals // Journal of Physical Chemistry B. - 2007. - V. 111. - N. 4. - P. 800-810.

97. Adhikary A., Kumar A., Khanduri D., Sevilla M.D. Effect of Base Stacking on the Acid-Base Properties of the Adenine Cation Radical [A.+] in Solution: ESR and DFT Studies // Journal of the American Chemical Society. - 2008. - V. 130. - N. 31. - P. 10282-10292.

98. Adhikary A., Kumar A., Becker D., Sevilla M.D. The Guanine Cation Radical: Investigation of Deprotonation States by ESR and DFT // Journal of Physical Chemistry B. - 2006. - V. 110. - N. 47. - P. 24171-24180.

99. Bachler V., Hildenbrand K. EPR-detection of the guanosyl radical cation in aqueous solution. Quantum chemically supported assignment of nitrogen and proton hyperfine couplings // Radiation Physics and Chemistry. - 1992. - V. 40. - N. 1. - P. 59-68.

100. Langman S.R., Shohoji M.C.B.L., Telo J.P., Vieira A.J.S.C., Novais H.M. EPR Spectroscopic Study of the Radical Oxidation of Hydroxypurines in Aqueous Solution: Acid-base Properties of the Derived Radicals // Journal of the Chemical Society-Perkin Transactions 2. - 1996. - V. 2. - N. 7. - P. 1461-1465.

101. Beckert D., Fessenden R.W. Time-Resolved ESR Study of Spin Exchange Processes in the Photoreduction of 9,10-Anthraquinone-1,5-disulfonate // Journal of Physical Chemistry. - 1996. - V. 100. - N. 5. - P. 1622-1629.

102. Saeuberlich J., Beckert D. Photoionization of benzophenonecarboxylic acids in two-photon process. A Fourier transform EPR study // Journal of Physical Chemistry. -1995. - V. 99.- N. 33.- P. 12520-12524.

103. Morozova O.B., Ivanov K.L., Kiryutin A.S., Sagdeev R.Z., Kochling T., Vieth H.M., Yurkovskaya A.V. Time-resolved CIDNP: an NMR way to determine the EPR parameters of elusive radicals // Physical chemistry chemical physics. - 2011. - V. 13. - N. 14. - P. 6619-6627.

104. Kaptein R., Oosterhoff L.J. Chemically induced dynamic nuclear polarization. III. Anomalous multiplets of radical coupling and disproportionation products // Chemical Physics Letters. - 1969. - V. 4. - N. 4. - P. 214-216.

105. Adrian F.J. Theory of anomalous electron spin resonance spectra of free radicals in solution. Role of diffusion-controlled separation and reencounter of radical pairs // Journal of Chemical Physics. - 1971. - V. 54. - N. 9. - P. 3918-3923.

106. Closs G.L. Mechanism explaining nuclear spin polarizations in radical combination reactions // Journal of the American Chemical Society. - 1969. - V. 91. - N. 16. - P. 4552-4554.

107. Yurkovskaya A., Morozova O., Gescheidt G. Structures and Reactivity of Radicals Followed by Magnetic Resonance / Encyclopedia of Radicals in Chemistry, Biology and Materials. Ed. by C. Chatgilialoglu and A. Studer // New York: John Wiley & Sons, Ltd, 2012. -P 201-232. - 2324 P.

108. Goez M. Elucidating Organic Reaction Mechanisms Using Photo-CIDNP Spectroscopy // Topics in Current Chemistry. - 2013. - V. 338. - - P. 1-32.

109. Goez M. Photo-CIDNP Spectroscopy // Annual Reports on Nmr Spectroscopy, Vol 66. - 2009. - V. 66. - - P. 77-147.

110. Mok K.H., Hore P.J. Photo-CIDNP NMR methods for studying protein folding // Methods (San Diego, CA, United States). - 2004. - V. 34. - N. 1. - P. 75-87.

111. Salikhov K M., Molin Y.N., Sagdeev R.Z., Buchachenko A.L. Spin Polarization and Magnetic Effects in Chemical Reactions //Amsterdam: Elsevier, 1984. - 419 P.

112. Грагеров И.П., Киприанова Л.А., Левит А.Ф. Химическая поляризация ядер в исследовании механизма реакций органических соединений // Киев: Наукова думка, 1985. - 310 c.

113. Kaptein R. Simple rules for chemically induced dynamic nuclear polarization // Journal of the Chemical Society, Chemical Communications. - 1971. - - N. 14. - P. 732-733.

114. Кирютин А.С., Иванов К.Л., Морозова О.Б., Юрковская А.В., Фит Х.М., Пирогов Ю.А., Сагдеев Р.З. Метод времяразрешенной химической поляризации ядер как инструмент для количественного анализа сверхтонких взаимодействий в короткоживущих радикалах // Доклады Академии наук. -2009. - Т. 428. - N. 3. - С. 342-348.

115. Morozova O.B., Kiryutin A.S., Yurkovskaya A.V. Electron Transfer between Guanosine Radicals and Amino Acids in Aqueous Solution. II. Reduction of Guanosine Radicals by Tryptophan // Journal of Physical Chemistry B. - 2008. - V. 112. - N. 9. - P. 2747-2754.

116. Morozova O.B., Kiryutin A.S., Sagdeev R.Z., Yurkovskaya A.V. Electron Transfer between Guanosine Radical and Amino Acids in Aqueous Solution. 1. Reduction of Guanosine Radical by Tyrosine // Journal of Physical Chemistry B. - 2007. - V. 111. - N. 25. - P. 7439-7448.

117. Morozova O.B., Saprygina N.N., Fedorova O.S., Yurkovskaya A.V. Deprotonation of Transient Guanosyl Cation Radical Catalyzed by Buffer in Aqueous Solution: TR-CIDNP Study // Applied Magnetic Resonance. - 2011. - V. 41. - N. 2-4. - P. 239-250.

118. Ivanov K.L., Lukzen N.N., Vieth H.-M., Grosse S., Yurkovskaya A.V., Sagdeev R.Z. Investigation of the magnetic field dependence of CIDNP in multinuclear radical pairs. 1. Photoreaction of histidine and comparison of model calculation with experimental data // Molecular Physics. - 2002. - V. 100. - N. 8. - P. 1197-1208.

119. Ivanov K.L., Vieth H.-M., Miesel K., Yurkovskaya A.V., Sagdeev R.Z. Investigation of the magnetic field dependence of CIDNP in multi-nuclear radical pairs.Part II. Photoreaction of tyrosine and comparison of model calculation with experimental data // Physical chemistry chemical physics. - 2003. - V. 5. - N. 16. - P. 3470-3480.

120. Ivanov K.L., Yurkovskaya A.V., Vieth H.-M. Coherent transfer of hyperpolarization in coupled spin systems at variable magnetic field // Journal of Chemical Physics. -2008. - V. 128. - N. 15. - P. 154701-154714.

121. Кирютин А.С. (2009) Развитие и применение метода ХПЯ для изучения спин-селективных реакций радикалов биологически важных молекул в водных растворах. к.х.н (Новосибирский государственный университет, Новосибирск).

122. Truong N.X. (2012) Photoinduced electron transfer reactions between 2,2'-dipyridyl, 3,3',4,4'-benzophenone tetracarboxylic acid and various DNA-bases and amino acids in aqueous solution of different pH. . Dr.techn. (TU Graz, Graz).

123. Krezel A., Bal W. A formula for correlating pKa values determined in D2O and H2O // Journal of Inorganic Biochemistry. - 2004. - V. 98. - N. 1. - P. 161-166.

124. Markley J.L., Bax A., Arata Y., Hilbers C.W., Kaptein R., Sykes B.D., Wright P.E., Wuthrich K. Recommendations for the presentation of NMR structures of proteins and nucleic acids // Journal of Biomolecular NMR. - 1998. - V. 12. - N. 1. - P. 1-23.

125. Becke A.D. Density-Functional Thermochemistry .3. The Role of Exact Exchange // Journal of Chemical Physics. - 1993. - V. 98. - N. 7. - P. 5648-5652.

126. Lee C., Yang W., Parr R.G. Development of the Colle-Salvetti correlation-energy formula into a functional of the electron density // Physical Review B: Condensed Matter. - 1988. - V. 37. - N. 2. - P. 785-789.

127. Tomasi J., Mennucci B., Cammi R. Quantum mechanical continuum solvation models // Chemical Reviews (Washington, DC, United States). - 2005. - V. 105. - N. 8. - P. 2999-3093.

128. M.J. Frisch G.W.T., H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J R. Cheeseman, J.A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K.N. Kudin, J.C. Burant, J.M. Millam, S.S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G.A. Petersson,

H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J.E. Knox, HP. Hratchian, J.B. Cross, V. Bakken, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R.E. Stratmann, O. Yazyev, A.J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J.W. Ochterski, P.Y. Ayala, K. Morokuma, G.A. Voth, P. Salvador, J.J. Dannenberg, V.G. Zakrzewski, S. Dapprich, A.D. Daniels, M.C. Strain, O. Farkas, D.K. Ma-lick, A.D. Rabuck, K. Raghavachari, J.B. Foresman, J.V. Ortiz, Q. Cui, A.G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B.B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R.L. Martin, D.J. Fox, T. Keith, M.A. Al-Laham, C.Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P.M.W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M.W. Wong, C. Gonzalez, J.A. Pople (2004) Gaussian 03 (Gaussian, Inc., Wallingford CT).

129. Bansal K.M., Fessenden R.W. Pulse Radiolysis Studies of the Oxidation of Phenols by SO4- and Br2- in Aqueous Solutions // Radiation Research. - 1976. - V. 67. - N.

I. - P. 1-8.

130. Santus R., Bazin M., Aubailly M., Guermonprez R. Influence of Energy Transfer on the Photoionization of Tryptophan and Tyrosine in Basic Media // Photochemistry and Photobiology. - 1972. - V. 15. - N. 1. - P. 61-69.

131. Baugher J.F., Grossweiner L.I. Photolysis mechanism of aqueous tryptophan // Journal of Physical Chemistry. - 1977. - V. 81. - N. 14. - P. 1349-1354.

132. Yurkovskaya A.V., Snytnikova O.A., Morozova O.B., Tsentalovich Y.P., Sagdeev R.Z. Time-resolved CIDNP and laser flash photolysis study of the photoreaction between triplet 2,2'-dipyridyl and guanosine-5'-monophosphate in water // Physical chemistry chemical physics. - 2003. - V. 5. - N. 17. - P. 3653-3659.

133. Lehninger Principles of Biochemistry. Ed. by Nelson D.L., Michael C.M. // New York: Worth Publishers, 2000. - 1200 P.

134. Vollenweider J.K., Fischer H. Absolute chemically induced nuclear polarizations and yields from geminate radical-pair reactions. A test of high-field radical-pair theories // Chemical Physics. - 1988. - V. 124. - N. 3. - P. 333-345.

135. Morozova O.B., Kaptein R., Yurkovskaya A.V. Reduction of Guanosyl Radical by Cysteine and Cysteine-Glycine Studied by Time-Resolved CIDNP // Journal of Physical Chemistry B. - 2012. - V. 116. - N. 28. - P. 8058-8063.

136. Weber O.A. Stability of Proton and Cu(II) Complexes of Some Tyrosine and Tryptophan Derivatives // Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. - 1974. - V. 36. - N. 6. - P. 1341-1347.

137. Saprygina N.N., Morozova O.B., Gritsan N.P., Fedorova O.S., Yurkovskaya A.V. 1H CIDNP study of the kinetics and the mechanism of the reversible photoinduced oxidation of tryptofyl-tryptophan dipeptide in aqueous solution // Russian Chemical Bulletin. - 2011. - V. 12. - - P. 2530-2537.

138. Evans R.F., Ghiron C.A., Volkert W.A., Kuntz R.R. Flash Photolysis of N-Acetyl-L-Tryptophanamide; Acid-Base Equilibrium of the Radical Transients // Chemical Physics Letters. - 1976. - V. 42. - N. 1. - P. 43-45.

139. Inbar S., Linschitz H., Cohen S.G. Nanosecond flash studies of reduction of benzophenone by aliphatic amines. Quantum yields and kinetic isotope effects // Journal of the American Chemical Society. - 1981. - V. 103. - N. 5. - P. 1048-1054.

140. Sauberlich J., Brede O., Beckert D. Investigation of Coulomb-coupled radical ion pairs of benzophenonetetracarboxylic acid and triethylamine by laser photolysis Fourier transform electron spin resonance // Acta Chemica Scandinavica. - 1997. - V. 51. - N. 5. - P. 602-609.

141. Morozova O.B., Yurkovskaya A.V., Vieth H.-M., Sagdeev R.Z. Intramolecular Electron Transfer in Tryptophan-Tyrosine Peptide in Photoinduced Reaction in Aqueous Solution // Journal of Physical Chemistry B. - 2003. - V. 107. - N. 4. - P. 1088-1096.

142. Morozova O.B., Yurkovskaya A.V., Sagdeev R.Z. Reversibility of Electron Transfer in Tryptophan-Tyrosine Peptide in Acidic Aqueous Solution Studied by Time-Resolved CIDNP // Journal of Physical Chemistry B. - 2005. - V. 109. - N. 8. - P. 3668-3675.

143. Morozova O.B., Korchak S.E., Sagdeev R.Z., Yurkovskaya A.V. Time-Resolved Chemically Induced Dynamic Nuclear Polarization Studies of Structure and Reactivity of Methionine Radical Cations in Aqueous Solution as a Function of pH // Journal of Physical Chemistry A. - 2005. - V. 109. - N. 45. - P. 10459-10466.

144. Morozova O.B., Yurkovskaya A.V. Aminium cation radical of glycylglycine and its deprotonation to aminyl radical in aqueous solution // Journal of Physical Chemistry B. - 2008. - V. 112. - N. 40. - P. 12859-12862.

145. Saprygina N.N., Morozova O.B., Grampp G., Yurkovskaya A.V. Effect of Amino Group Charge on the Photooxidation Kinetics of Aromatic Amino Acids // Journal of Physical Chemistry A. - 2014. - V. 118. - N. 2. - P. 339-349.

146. Farrell D., Miranda E.S., Webb H., Georgi N., Crowley P.B., McIntosh L.P., Nielsen J.E. Titration_DB: storage and analysis of NMR-monitored protein pH titration curves // Proteins. - 2010. - V. 78. - N. 4. - P. 843-857.

147. Markley J.L. Nuclear magnetic resonance studies of trypsin inhibitors. Histidines of virgin and modified soybean trypsin inhibitor (Kunitz) // Biochemistry. - 1973. - V. 12. - N. 12. - P. 2245-2250.

148. Bobrowski K., Poznanski J., Holcman J., Wierzchowski K.L. Pulse Radiolysis Studies of Intramolecular Electron Transfer in Model Peptides and Proteins. 8. Trp[NH.bul.+] -> Tyr[O.bul.] Radical Transformation in H-Trp-(Pro)n-Tyr-OH, n = 3-5, Series of Peptides // Journal of Physical Chemistry B. - 1999. - V. 103. - N. 46. -P. 10316-10324.

149. DeFelippis M.R., Faraggi M., Klapper M.H. Evidence for through-bond long-range electron transfer in peptides // Journal of the American Chemical Society. - 1990. -V. 112. - N. 14. - P. 5640-5642.

150. Jovanovic S.V., Harriman A., Simic M.G. Electron-transfer reactions of tryptophan and tyrosine derivatives // Journal of Physical Chemistry. - 1986. - V. 90. - N. 9. - P. 1935-1939.

151. Adrian F.J. Role of diffusion-controlled reaction in chemically induced nuclear-spin polarization. II. General theory and comparison with experiment // Journal of Chemical Physics. - 1971. - V. 54. - N. 9. - P. 3912-3917.

152. Grosse S. (2000) CIDNP-Untersuchungen an photoinduzierten RadikalpaarReaktionen mit Feldzyklisierung im Magnetfeldbereich von 0 bis 7 Tesla. PhD degree (Freien Universitat Berlin, Berlin).

153. Grosse S., Yurkovskaya A.V., Lopez J., Vieth H.-M. Field Dependence of Chemically Induced Dynamic Nuclear Polarization (CIDNP) in the Photoreaction of N-AcetylHistidine with 2,2'-Dipyridyl in Aqueous Solution // Journal of Physical Chemistry A. - 2001. - V. 105. - N. 26. - P. 6311-6319.

154. Kiryutin A.S., Morozova O.B., Kuhn L.T., Yurkovskaya A.V., Hore P.J. 1H and 13C Hyperfine Coupling Constants of the Tryptophanyl Cation Radical in Aqueous Solution from Microsecond Time-Resolved CIDNP // Journal of Physical Chemistry B. - 2007. - V. 111. - N. 38. - P. 11221-11227.

155. Christensen J.J., Rytting J.H., Izatt R.M. Thermodynamic pK, delta H-o, delta S-o, and delta Cp-o Values for Proton Dissociation from Several Purines and their Nucleosides in Aqueous Solution // Biochemistry. - 1970. - V. 9. - N. 25. - P. 49074913.

156. Scheek R.M., Stob S., Schleich T., Alma N.C.M., Hilbers C.W., Kaptein R. Photo-CIDNP study of adenosine 5'-monophosphate. Pair-substitution effects due to cation radical deprotonation // Journal of the American Chemical Society. - 1981. - V. 103.

- N. 19. - P. 5930-5932.

157. Stob S., Scheek R.M., Kaptein R. Photo-Cidnp in Guanine Nucleic-Acid Derivatives

- a Mechanistic Study // Photochemistry and Photobiology. - 1989. - V. 49. - N. 6. -P. 717-723.