Молекулярная динамика элементов вторичной структуры и корреляции флуктуаций атомных групп в белках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.02, кандидат физико-математических наук Михайлюк, Максим Григорьевич

• Михайлюк, Максим Григорьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Михайлюк, Максим Григорьевич

Введение.

Глава 1, часть 1. Метод молекулярной динамики.

1.1.1. Расчет траекторий движения.

1.1.2. Методы ускорения расчётов молекулярной динамики.

1.1.3. Методы интегрирования уравнений движения.

1.1.4. Ошибки интегрирования и способы их коррекции.

1.1.5. Внешние воздействия на систему, расчёт при постоянной температуре.

1.1.6. Изучение гиперповерхностей потенциальной энергии и построение карт 25 уровней потенциальной энергии.

1.1.7. Авто- и кросскорреляционные функции двугранных углов.

1.1.8. Построение двумерных и одномерных распределений вероятностей 32 значений торсионных углов.

Глава 1, часть 2. Теоретические основы рассеяния 33 рентгеновских лучей.

1.2.1. Рассеяние объектами, содержащими один тип атомов.

1.2.2. Рассеяние объектами, содержащими атомы нескольких типов.

1.2.3. Использование моделей, для получения информации о структуре 37 объекта, при обработке индикатрис рентгеновского рассеяния.

Глава 2. Молекулярная динамика изгибных флуктуации 40 элементов вторичной структуры белков.

2.1. Использование континуальной модели при описании динамики элементов 40 вторичной структуры белков.

2.2. Динамические свойства а-спиралей и р-слоя.

2.3. Динамика а-спирали и р-слоя в белке.

Глава 3. Метод молекулярной динамики как вычислительный 54 эксперимент по сравнительному изучению динамических свойств лизоцима при направленной вариации его структуры.

3.1. Постановка вычислительного эксперимента по изучению влияния 54 дисульфидных мостиков на конформационную подвижность лизоцима.

3.2. Динамика а-спиралей в большом домене лизоцима.

3.3. Динамические корреляции большого и малого доменов лизоцима.

3.4. Сравнение пространственных характеристик лизоцима с дисульфидными связями и без них.

Глава 4. Получение пространственных корреляционных функций биомакромолекул с помощью фурье-анализа данных диффузного рассеяния рентгеновских лучей.

4.1. Методика фурье-анализа данных диффузного рассеяния рентгеновских лучей.

4.2. Исследование с помощью фурье-анализа ДРРЛ глобулярных белков: миоглобина и лизоцима.

4.3. Исследование с помощью фурье-анализа ДРРЛ мембранных белков: белков реакционного центра (РЦ) пурпурных бактерий.

4.4. Метод молекулярной динамики как инструмент для обработки экспериментальных данных по ДРРЛ лизоцимом с различными степенями гидратации.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Молекулярная динамика элементов вторичной структуры и корреляции флуктуаций атомных групп в белках»

В течение последних десятилетий исследование динамики биополимеров привлекает большое вниманиех [1-4]. Однако, в отличие от низкомолекулярных структур, в биополимерах взаимосвязь между структурой и функциональными свойствами существенно сложнее [5]. В настоящее время общепринято, что фундаментальные принципы функционирования биомакромолекул обусловлены также их динамическими свойствами [6-10]. Пространственное строение молекул белков, наличие элементов вторичной структуры непосредственно сказывается на организации динамического поведения глобулы. Протяженные упругие элементы полипептидного каркаса организуют флуктуационную динамику белковой . макромолекулы, что весьма важно для функциональной активности. В известном смысле молекулу белка можно представить как армированную каплю, состоящую из упругих элементов различной протяженности ц формы, погруженных в плотную среду из боковых групп и молекул растворителя (К.В. Шайтан, А.Б. Рубин) [11]. Элементы этой конструкции испытывают ограниченное броуновское движение с параметрами, определяемыми константами жесткости упругого каркаса и микровязкостью внутрибелковой среды. Понимание физических принципов механического устройства белковых глобул и сходных наноструктур необходимо для развития технологии молекулярного конструирования и биоинженерии.

Динамические свойства белков исследуются многими современными физическими методами, такими как водородный обмен [12,13], метод спиновых меток [14-16], рассеяние нейтронов [17,18], люминесценция [19], ЯМР [20-23], мессбауэровская спектроскопия [24-27], рэлеевское рассеяние мёссбауэровского излучения (РРМИ) [28-31], лазерная спектроскопия [32-34], рассеяние синхротронного излучения [35], диффузное рассеяние рентгеновских лучей (ДРРЛ) [36-39]. Одним из важных инструментов исследования структуры и закономерностей конформационного поведения биологических макромолекул является метод молекулярной динамики (МД) [40-44], позволяющий получать детальную информацию о процессах, происходящих в системе на уровне движений отдельных атомов. В его основе лежит расчет классических (ньютоновских) траекторий движения макромолекулы в фазовом пространстве координат и импульсов ее атомов. Этот метод очень быстро развивается вместе с прогрессом в компьютерных технологиях и становится все более популярным инструментом исследований для молекулярных биологов, биохимиков, биофизиков и представителей смежных специальностей. В настоящее время этот метод оказывается чрезвычайно полезным при постановке вычислительных экспериментов по сравнительному изучению динамических свойств белков при направленной вариации их структуры. Таким образом, использование метода молекулярной динамики для изучения временных корреляций, характеризующих динамику белков и фрагментов их вторичной и третичной структуры, а также пространственных корреляций, сопровождающих конформационные перестройки биомакромолекул при изменении внешних условий, актуально и необходимо для детального понимания процессов, происходящих в живых системах на молекулярном уровне. При этом самостоятельный интерес представляет задача обработки экспериментальных данных по рассеянию рентгеновского излучения с использованием результатов молекулярной динамики и применением фурье-преобразования к анализу экспериментальных кривых.

Целью работы является сравнительное исследование динамики элементов вторичной структуры в составе молекул белка и в виде изолированных молекулярных структур, изучение пространственных и временных корреляций атомных групп, характеризующих динамику биомакромолекул при изменении внешних условий, сравнительное изучение роли дисульфидных связей в конформационной подвижности белков, использование результатов молекулярной динамики для обработки данных ДРРЛ, а также разработка методов фурье-анализа данных ДРРЛ и соответствующего программного обеспечения для получения информации о динамике водно-белковых систем.

Заключение диссертации по теме «Биофизика», Михайлюк, Максим Григорьевич

Заключение и выводы.

Таким образом, в данной работе для понимания динамических принципов устройства белковых глобул была отработана методика МД вычислительных экспериментов для изучения динамики элементов вторичной структуры белков (а-спиралей и р-слоев) как в виртуальной вязкой среде, так и в составе молекул белков (барназа, лизоцим). Исследовалась динамика температурного плавления а-спиралей. На примере белка лизоцима было изучено влияние дисульфидных связей на динамику элементов вторичной структуры и конформационные перестройки, происходящие в системе при разрушении ковалентных сшивок. Метод МД был успешно использован при восстановлении экспериментальных индикатрис ДРРЛ на порошковых образцах лизоцима с различной степенью гидратации. Предложен метод фурье-анализа данных ДРРЛ, позволяющий отслеживать динамику пространственных корреляций, вызванных конформационными перестройками в биомакромолекулах при изменении внешних условий (температуры, вязкости, степени гидратации и т.п.). Этот метод был применен к сравнительному изучению пространственных перестроек в глобулярных белках разного строения (миоглобин (а-белок), лизоцим ((а+Р)-белок)) и мембранных белках (белки РЦ пурпурных бактерий Rh. sphaeroides и Rps. viridis) при изменении степени гидратации. На основании изложенных выше результатов можно сделать следующие выводы:

1. Элементы вторичной структуры являются существенно неоднородными и нелинейными квазиупругими элементами. Эффективный модуль Юнга достигает максимума в центре и заметно снижается у концевых участков а-спирали и на периферии р-слоя. Наименьшее значение модуля Юнга характерно для участков близких к N-концу а-спирали. Динамическая структура а-спирали напоминает скорее пружину, у которой на концах витки растянуты и ослаблены. За счет этого максимумы амплитуды изгибных флуктуаций а-спирали наблюдаются в окрестности первой и последней четверти ее длины.

2. Эффективное плавление а-спирали начинается с N-конца. В вакууме, при температуре 700К на временах порядка 5нс свыше половины аминокислотных остатков, по крайней мере, половину расчетного времени находятся в других конформациях.

3. Модули Юнга свободной а-спирали и свободного р-слоя, рассчитанные в полноатомном приближении, составляют Е=6-^8*10и эрг/см3. В составе молекулы белка модули Юнга а-спирали и р-слоя оказываются в 1.5-2 раза выше. Из-за стерических ограничений при флуктуациях этих элементов в структуре белка имеется заметное различие в амплитудах по сравнению с вырезанными из молекулы белка свободными элементами вторичной структуры. Амплитуды флуктуаций свободной а-спирали и той же а-спирали в составе барназы различаются в 1.7 раза.

4. Амплитуды изгибных флуктуаций а-спиралей в большом домене лизоцима мало чувствительны к наличию дисульфидных связей, в то же время, в отсутствие дисульфидных связей, сильно (в 3-7 раз) увеличиваются характерные времена движений элементов вторичной структуры. В лизоциме S-S-связи обеспечивают больший объем молекулы и больший радиус инерции (14.23А) по сравнению с молекулой без дисульфидных связей (13.95А). В отсутствие S-S-связей примерно на 2% уменьшается объем молекулы, прежде всего за счет "щели" между большим и малым доменом лизоцима. Можно сказать, что S-S-связи не только "скрепляют" элементы вторичной структуры белка за счет ковалентных связей, но и играют роль "распорок", поддерживая постоянным объем молекулы, необходимый для осуществления ее функций.

5. Вариации параметров потенциального поля при переходе от полноатомной к тяжелоатомной модели существенно сказываются на величине модуля Юнга и амплитуде изгибных флуктуаций элементов вторичной структуры белков. Это указывает на чувствительность этих динамических параметров к деталям описания силового поля и может быть использовано в дальнейшем для уточнения силовых параметров.

6. В процессе гидратации глобулярных белков с различным строением (миоглобина (а-белок) и лизоцима ((а+Р)-белок)) обнаружена четкая корреляция между сдвигом максимума функции радиального распределения, соответствующего второй координационной сфере, к предельным значениям порядка 2.9А, ослаблением внутриглобулярных водородных связей, возрастанием внутримолекулярной подвижности и появлением заметной функциональной активности (при h^0.4 для лизоцима; h~0.7 для миоглобина). При гидратации порошковых образцов мембранных белков (белки РЦ пурпурных бактерий Rh. sphaeroides и Rps. viridis) наблюдается кооперативный переход в стабильное состояние при А~0.3+0.4. Анализ функций радиального распределения показал, что пространственная упаковка в мембранных белках более плотная, чем в глобулярных.

Автор благодарит научного руководителя профессора К.В. Шайтана за чётко поставленные научные задачи, постоянное внимание и многочисленные разъяснения сложных вопросов молекулярной динамики и механизмов элементарных процессов в биомакромолекулах. Автор благодарен всему коллективу лаборатории динамики биополимеров, отдела строения вещества ИХФ РАН и, прежде всего, ее руководителю Ю.Ф. Крупянскому за помощь, консультации и замечания на различных этапах работы, а также за предоставленные экспериментальные данные и плодотворное обсуждение результатов расчетов. Автор выражает свою искреннюю благодарность всем членам группы молекулярного моделирования кафедры биофизики за неоценимую помощь и всяческую поддержку. Глубокую благодарность автор выражает коллективу кафедры биофизики во главе с членом-корреспондентом РАН, профессором А.Б. Рубиным за деловую и доброжелательную атмосферу, способствовавшую выполнению данной работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Михайлюк, Максим Григорьевич, 2003 год

1. Рубин А.Б. Биофизика (тт. 1,2). М., Книжный дом "Университет", 2000, с. 915.

2. Fersht A. Structure and mechanism in protein science: A guide to enzyme catalysis and protein folding. NY., W.H. Freeman & Co., 1999, p. 437.

3. Финкелынтейн A.B., Птицын О.Б. Физика белка. М., Книжный дом "Университет", 2002, с. 374.

4. Крупянский Ю.Ф., Гольданский В.И., "Динамические свойства и энергетический ландшафт простых глобулярных белков", Успехи физ. науки, Т. 172, с. 1247 (2002).

5. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структура и функции белков. М., Высшая школа, 1996, с. 335.

6. Frauenfelder Н., Petsko G.A., Tsernoglou D., "Temperature-dependent x-ray diffraction as a probe of structural dynamics", Nature, v. 280, 1979, p.558.

7. H. Keller, P.G. Debrunner, "Evidence for conformational and diffusion mean square displacements in frozen aqueous solution of oxymyoglolbin", Phys. Rev. Lett., V. 45, p. 68 (1980).

8. Мессбауэр P.JI. "Стохастические движения атомов в белках", Химическая физика, т.1,№10,1982, с. 1299.

9. Rubin А.В., Shaitan K.V., Kononenko А.А., Chamorovskii S.K., "Temperature dependence of cytochrome photooxidation and conformational dynamics of Chromatium reaction center complexes", Photosynthesis Res., 1989, v. 22, p. 219.

10. Шайтан K.B., "Динамика электронно-конформационных переходов и новые подходы к физическим механизмам функционирования биомакромолекул", Биофизика, 1994, Т. 39, С. 949.

11. Шайтан К.В., Рубин А.Б., "Изгибные флуктуации альфа-спиралей и динамика фермент-субстратных взаимодействий", Мол. биол., 1983, Т. 17, №6, с. 1280.

12. Абатуров Л.В., "Водородный обмен в белках", Итоги науки и техники, сер. Молекулярная биология, М.: ВИНИТИ АН СССР, 1976, с. 126.

13. Абатуров Л.В., Лебедев Ю.О., Носова Н.Г., "Динамическая структура глобулярных белков: конформационная жесткость и флуктуационная подвижность", Мол. биол., 1983, т. 17, №3, с. 543.

14. Лихтенштейн Г.И., Кольтовер В.К., "Метод спиновых меток в молекулярной биологии", Итоги науки и техники, сер. Молекулярная биология, М.: ВИНИТИ АН СССР, 1987, с. 134.

15. Криничный В.И., Гринберг О.Я., Юданова Е.И., Лобашевская Е.В., Анциферова Л.И., Лихтенштейн Г.И., Лебедев Я.С., "Исследование лизоцима методом спиновых меток в двух-миллиметровом диапазоне", Биофизика, 1987, Т. 32, с. 215.

16. Doster W., Cusack S., Petry W., "Dynamic transition of myoglobin revealed by inelastic neutron scattering", Nature, 1989, V. 337, p. 754.

17. Smith J., Cusack S., Karplus M., "Inelastic neutron scattering analysis of low frequency motion in proteins: A normal mode study of the bovine pancreatic trypsin inhibitor", J. Chem. Phys., 1986, v. 85, №6, p. 3636.

18. Бурштейн Э.А., "Собственная люминесценция белка как метод изучения быстрой структурной динимики", Мол. биол., 1983, Т. 17, с. 455.

19. Wittebort R.J., Rothgeb Т.М., Szabo A., Gurd F.R., "The aliphatic groups of sperm whale myoglobin: a 13C-NMR study", PNAS USA, 1979, V. 76, p. 1059.

20. Аксенов С.И., "Исследование динамической структуры глобулярных белков импульсными методами ядерного магнитного резонанса", Мол. биол., 1983, Т. 17, с. 475.

21. Daragan V.A., Mayo K.H., "Asymmetric 13C-NMR multiplet relaxation and dipolar-CSA cross correlation for glycine 13Ca methylenes in peptides", Chem. Phys. Letters, V. 206, p.393.

22. Мауо K.H., Parak F., Mossbauer R.L. "Observation of the elastic and quasi-elastic nuclear gamma-resonance absorption in hemoglobin crystals", Phys. Lett. A, 1981, v. 82, N9, p. 468.

23. Гольданский В.И., Крупянский Ю.Ф., "Динамика биополимеров и стеклообразная модель белка и ДНК", Успехи физ. науки, Т. 143, с. 329 (1984).

24. Nowik I., Bauminger E.R., Cohen S.G., Ofer S., "Spectral shapes of Mossbauer absorption and incoherent neutron scattering from harmonically bound nuclei on Brownian motion: Application to macromolecular system", Phys. Rev., A, 1985, V. 31, p. 2291.

25. Chang I., Hartmann H., Krupyanskii Yu., Zharicov A., Parak F., "Dielectric relaxation models applied to the dynamics of myoglobin as determined by Mossbauer spectroscopy", Chemical Physics. 1996. V.212. P.221.

26. Chernavskii D.S., Frolov E.V., Goldanskii V.I., Kononenko A.A., Rubin A.B., "Electron Tunneling process and the segment mobility of macromolecules", Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 1980, v. 77, N. 12, p. 7212.

27. Шайтан K.B., Упоров И.В., Лукашев Е.П., Кононенко А.А., Рубин А.Б. "Фотоконформационный переход причина температурных и световых эффектов при рекомбинации зарядов в реакционных центрах фотосинтезирующих бактерий", Мол. биол., 1991,т.25,№. 3,с.695.

28. Achterhold К., Keppler С., van Burck U., Chumakov A.I., Parak F., "Mossbauer effect with synchrotron radiation for the investigation of protein dynamics", Proceedings of ICAME 1999, T2-1.

29. Blake C.C.F., Pulford W.C.A., Artymiuk P.J., "X-ray studies of water in crystals of lysozyme", J. Mol. Biol., 1983, V. 167, p. 693.

30. Petsko G.A., Ringe D., "Fluctuations in protein structure from X-ray diffraction", Ann. Rev. Biophys. Biogen., 1984, v. 13, p. 331.

31. Parak F., Hartman H., Schmidt M., Corungiu G., Clementi E., "The hydration shell of myoglobin", Eur. Bioph. J., 1992, V. 21, p. 313.

32. Schmidt M., Parak F., Corungiu G., "Density distributions in the water shell of myoglobin", Int. J. Quant. Chem., 1996, V. 59, p. 263.

33. Nadler W., Brunger A.T., Schulten K., Karplus M., "Molecular and stochastic dynamics of proteins", PNAS, 1987, V. 84, p. 7933.

34. Elber R., "Multiple Conformational States of Proteins: A Molecular Dynamics Analysis of Myoglobin", Science, 1987, V. 235, P. 318.

35. Levitt M., Sharon R., "Accurate simulation of protein dynamics in solution", PNAS, 1988, V. 85, p. 7557.

36. Peraha D., Levy R.M., Karplus M., "Motions of an a-helical polypeptide: comparison of molecular and harmonic dynamics", Biopolymers, 1990, V. 29, P. 645.

37. Steinbach P.J., Brooks B.R., "Protein hydration elucidated by molecular dynamics simulation", PNAS, 1993, V. 90, p. 9135.

38. McCammon J.A., "Protein dynamics", Rep. Prog. Phys., 1984, V. 47, p. 1-46.

39. Карплус M., Мак-Каммон Дж.Э., "Динамика белковой структуры", В мире науки, 1986, С. 4.

40. PUMA комплекс программ моделирования молекулярной динамики биологических макромолекул, (Авторы: Балабаев Н.К. и др.), НИВЦ АН СССР, Пущино, 1989.

41. Lemak A. S., Balabaev N.K., "On the berendcen thermostat", Molecular simulation, 1994 v.l3,p. 117.

42. Шайтан K.B., Ермолаева М.Д., Сарайкин C.C., "Корреляция флуктуаций, карты уровней свободной энергии и явление динамического изоморфизма в ряду модифицированных дипептидов", Известия РАН, Сер. Физика, 1997, Т. 61, С. 1680.

43. Weiner S.J., Kollman Р.А., Case D.A., Singh U.C., Ghio С., Alagona G., Profeta S. Jr., Weiner P. "A new force field for molecular mechanical simulation of nucleic acids and proteins", J. Am. Chem. Soc., 1984, V. 106, p. 765.

44. Homans S.W. "A molecular mechanical force field for the conformational analysis of oligosaccharides: Comparison of theoretical and crystal structures of Man alphal-3 Man beta 1-4 GlcNAc", Biochemistry, 1990, V. 29, p. 9110.

45. Cornell W. D., Cieplak P., Bayly С. E., Kollman P. A. "Application of RESP Charges to Calculate Conformational Energies, Hydrogen Bond Energies, and Free Energies of Solvation." J. Am. Chem. Soc., 1993, V. 115, p. 9620.

46. Brooks B.R., Bruccoleri R.E., Olafson B.D., States D.J., Swaminathan S., Karplus M. "CHARMM: A program for macromolecular Energy, Minimization, and Dynamics Calculation", J. Сотр. Chem., 1983, V. 4, P. 187.

47. Halgren T.A. "Merck Molecular Force Field: I. Basis, Form, Scope, Parameterization and Performance of MMFF94." J. Сотр. Chem., 1996, V. 17, p. 490.

48. Halgren T.A. "Merck Molecular Force Field. II. MMFF94 van der Waals and Electrostatic Parameters for Intermolecular Interactions." J. Сотр. Chem., 1996, V. 17, p. 520.

49. C.I. Bayly, P. Cieplak, W.D. Cornell, P.A. Kollman, "A Well-Behaved Electrostatic Potential Based Method Using Charge Restraints For Determining Atom-Centered Charges: The RESP Model", J. Phys. Chem. 1993, V. 97, p. 10269.

50. W.D. Cornell, P. Cieplak, C.I. Bayly, and P.A. Kollman, "Application of RESP Charges to Calculate Conformational Energies, Hydrogen Bond Energies, and Free Energies of Solvation", J. Am. Chem. Soc., 1993, V. 115, p. 9620.

51. Go N., Scheragu H.A., "Ring closure and local conformational deformations of chain molecules", Macromoleculs, 1970, V. 3, P. 178.

52. Braun W., "Local deformation studies of chain molecules: differential conditions for changes of dihedral angles", Biopolymers, 1987, V. 26, P. 1691.

53. Helfand E. "Flexible vs rigid constraints in statistical mechanics", J. Chem. Phys, 1979, V.71, P. 5000.

54. Van Gunsteren W.F., Berendsen H.J.C., "Algorithms for macromolecular dynamics and constraint dynamics", Mol Phys, 1977, V.34, P. 1311.

55. Van Gunsteren W.F., Karplus M., "Effect of constrains, solvent and crystal environment on protein dynamics", Nature, 1981, V.293, P.677.

56. Bruccoleri R.E., Karplus M., "Chain closure with bond angle variations", Macromoleculs, 1985, V.18, P. 2767.

57. Hymphreys D.D., Friesner R.A., Berne B.J., "A multiple-time-step molecular dynamics algorithm for macromoleculs", J. Phis. Chem., 1994, V. 98, P.6885.

58. Saito M., "Molecular dynamics simulations of proteins in solution: artifacts caused by the cutoff approximation", J. Сотр. Phys., 1994, V. 101, P. 4055.

59. Press W. H., Flannery B. P., Teukolsky S. A., Vetterling W. T. In Numerical Recipes, The Art of Scientific Computing, Cambridge University Press, Cambridge (1986).

60. Verlet L., "Computer experiments on classical fluids. I. Thermodynamical properties of Lennard-Jones molecules", Phys. Rev., 1967, V. 159, p. 98.

61. К. Хир "Статистическая механика, кинетическая теория и стохастические процессы", М., Мир, 1976, с. 600.

62. Haile J.M. and Gupta S. "Extensions of the molecular dynamics simulation method. II. Isothermal systems", J.Chem.Phys., 1983, V. 79, p. 3067.

63. Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., van Gunsteren W.F., Di Nola A., Haak J.R., "Molecular dinamics with coupling to an external bath", J. Chem. Phys., 1984, V. 81, p. 3684.

64. Andersen H.C., "Molecular dynamics simulations at constant pressure and/or temperature", J. Chem. Phys., 1980, V. 72, p. 2384.

65. Kuharski R.A., Candler D., Montgomery J.A., Rabii F., Singer S. J., "Stochastic molecular dynamics study of cyclohexane isomerisation", J. Phys. Chem., 1988, V. 92, p. 3261.

66. Nose S. A., "Molecular dynamics method for simulations in the canonical ensemble", Molec. Phys., 1984, V. 52, p. 255.

67. Bercowitz M., McCammon J.A., "Molecular dynamics with stochastic boundary conditions", Chem. Phys. Lett., 1982, V. 90, p. 215.

68. Brooks C.L., Brunger A., Karplus M., "Active site dynamics: A stochastic boundary MD approach", Biopolymers, 1985, V. 24, p. 843.

69. Brooks C.L., Karplus M., "Solvent effects on protein motion and protein effects on solvent motion. Dynamics of the active site region of lisozyme", J. Mol. Biol., 1989, V. 208, p. 159.

70. Brunger A., Brooks C.L., Karplus M., "Active site dynamics of ribonuclease", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1985, V. 82, p. 8458.

71. Голо В.Jl., Шайтан К.В., "Динамический аттрактор в термостате Берендсена и медленная динамика биомакромолекул," Биофизика, 2002, Т. 47, №4, с. 611.

72. Заславский Г.М., Сагдеев Р.З. Введение в нелинейную физику. М.: Наука, 1988, с. 368.

73. Эбелинг В., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции. М.: УРСС, 2001, с.328.

74. Китайгородский А.И. Конформационные расчеты сложных молекул. Минск, 1970, с.130.

75. Шайтан К.В., "Конформационная динамика и новые подходы к физическим механизмам элементарных актов переноса массы, трансформации энергии и передачи информации в биомакромолекулярных структурах", Мол. биол., 1994, Т. 28, с. 670.

76. Shaitan K.V., Nemuhin A.V., Firsov D.A., Bogdan N.V., Topol I.A., "Importance of effective charges in the analysis of the electron-conformational interactions in peptides", Molecular Biol., 1997, V.31. p.108.

77. Волькенштейн M.B. Биофизика. M.: Наука, 1988, с. 591.

78. Дашевский В.Г. Конформационный анализ макромолекул. М.: «Наука», 1987, с. 284.

79. IUPAC-IUB Commission on biochemical nomenclature. Abbreviations and symbols for the description of the conformation of polypeptide chains. J. Mol. Biol., 1970, V. 52, P. 1.

80. B. Gelin, M. Karplus, "Side-Chain Torsional Potentials: Effect of Dipeptide, Protein, and Solvent Environment", Biochemistry, 1979, V. 18, P. 1256.

81. Г. Корн, Т. Корн. Справочник по математике. М.: «Наука», 1978.

82. Debye P., "Zerstreuung von Rotgenstrahlen", Ann. Phys., 1915, V. 46, p. 809.

83. Warren B.E., Gingrich N.S., "Fourier integral analysis of X-ray powder patterns", Phys.Rev, 1934, V. 46. P. 368.

84. Гинье А. Рентгенография кристаллов. M., "Физматгиз", 1961, с. 489.

85. Кривоглаз М.А. Дифракция рентгеновских лучей и нейтронов в неидеальных кристаллах. Киев, "Наукова думка", 1983, с. 307.

86. Джеймс Р. Оптические принципы дифракции рентгеновских лучей. М., ИЛ, 1950, с.582.

87. Китайгородский А.И. Рентгеноструктурный анализ мелкокристаллических и аморфных тел. М., ГИТТЛ, 1953.

88. Pings C.J., Waser J., "Analysis of scattering data for mixtures of amorphous solids or liquids", J. Chem. Phys., V. 48, p. 3016.

89. O.B. Ptitsyn, B.A. Fedorov, L.A. Voronin, "X-Ray diffuse scattering at large angles as a method of studying intramolecular packing of a protein chain", Stadia biophysica, 1974, V. 47, p. 9.

90. B.A. Fedorov, O.B. Ptitsyn, L.A. Voronin, "X-Ray diffuse scattering by proteins in solution. Consideration of solvent influence", J. Appl. Crist., 1974, V. 7, p. 181.

91. B.A. Fedorov, A.I. Denesyuk, "Large-angle X-Ray diffuse scattering, a new method for investigating changes in the conformation of globular proteins in solutions", J. Appl. Crist., 1978, V. 11, p. 473.

92. M.Y. Pavlov, B.A. Fedorov, "Improved technique for calculating X-Ray scattering intensity of biopolymers in solution: evaluation of the form, volume and surface of a particle", Biopolymers, 1983, V. 22, p. 1507.

93. Moore P.B., "Small-angle scattering. Information content and error analysis", J. Appl. Crist., 1980, V. 13, p. 168.

94. Свергун Д.И., Фейгин Л.А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. М., "Наука", 1986, с. 279.

95. Svergun D.I., Stuhrmann Н.В., "New developments in direct shape determination from small-angle scattering. 1. Theory and model calculations", Acta Crystallog. Sect. A, 1991, V. 47, p. 736.

96. Stuhrmann H.B., "Interpretation of small-angle scattering of dilute solutions and gases. A representation of the structures related to a one-particle scattering functions", Acta Crystallog. Sect. A, 1970, V. 26, p. 297.

97. Чернавский Д.С., Чернавская H.M. Белок-машина. Биологические макромолекулярные конструкции. М.: МГУ, 1999,248 с.

98. Чернавский Д.С., Хургин Ю.И., Шноль С.Э., "Концепция "белок-машина" и ее следствия", Биофизика, 1987, Т. 32, с. 775.

99. Франк-Каменецкий М.Д., "Флуктуационная подвижность ДНК", Мол. биол., 1983, Т. 17, с. 639.

100. Shaitan K.V., Ermolaeva M.D., Saraikin S.S., "Nonlinear dynamics of the molecular systems and the correlations of internal motions in the oligopeptides", Ferroelectrics, 1999, V. 220, P. 205.

101. Baird G.S., Zacharias D.A., Tsien R.Y., "Circular permutation and receptor insertion within green fluorescent proteins", Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, V. 96, P. 11241.

102. M.V. Matz, A.F. Fradkov, Y.A. Labas, A.P. Savitsky, A.G. Zaraisky, M.L. Markelov, S.A. Lukyanov, "Fluorescent proteins from nonbioluminescent Anthozoa species", Nature biotechnology, 1999, V. 17, p. 969.

103. Brooks C.L., Karplus M. "Solvent effects on protein motion and protein effects on solvent motion. Dynamics of the active site region of lysozyme", J. Mol. Biol., 1989, V. 208, p. 159.

104. Daggett V., Levitt M., "Protein unfolding pathways explored through molecular dynamics simulations", J. Mol. Biol., 1993, V. 232, p. 600.

105. Buck M., Kaiplus M., "Internal and overall peptide group motion in proteins: molecular dynamics simulations for lysozyme compared with results from X-ray and NMR spectroscopy", J. Am. Chem. Soc., 1999, V. 121, p. 9645.

106. Blake C.C.F., "Structure of hen-egg-white lysozyme", Nature, 1965, V. 206, p. 757.

107. Young A.C.M., Tilton R.F., Dewan J.C., "Thermal expansion of hen-egg-white lysozyme comparison of the 1.9 angstroms resolution structures of the tetragonal form of the enzyme at lOOKand 298K", JMB, 1994, V. 235, p. 302.

108. Куринов И.В., Крупянский Ю.Ф., Суздалев И.П., Гольданский В.И., "Изучение влияния гидратации на динамику некоторых глобулярных белков методом рэлеевского рассеяния мёссбауэровского излучения", Биофизика, 1987, Т. 32, с. 210.

109. Krupyanskii Y.F., Goldanskii V.I., Kurinov I.V., Suzdalev I.P., "Dynamics of protein-water systems revealed by Rayleigh scattering of Mossbauer radiation (RSMR) technique", Studia biophysica, v. 136, № 2,1990, p. 133.

110. Ptitsyn O.B., Finkelstein A.V., "Theory of protein secondary structure and algorithm of its prediction", Biopolymers, 1983, V. 22, p. 15.

111. Finkelstein A.V., Murzin A.G., "General architecture of the a-helical globule", J. Mol. Biol., 1988, V. 204, p. 749.

112. Bowie J.U., "Helix packing in membrane proteins", J. Mol. Biol., 1997, V. 272, p. 780.

113. Krogh-Moe J., "A method for converting experimental X-ray intensities to an absolute scale", Acta Crystallog., 1956, V. 9, p. 51.

114. Kaplow R., Strong S.L., Averbach B.L., "Radial density functions for liquid mercury and lead", Physical Review A, 1965, V. 138, p. 1336.

115. Deriu A., Ugozzoli F., "Computer program for the evolution of radial distribution functions in Rayleigh scattering of Mossbauer radiation experiments", J. Appl. Crist., 1985, V. 18, p. 122.

116. Тимченко A.A., Птицын О.Б., Сердюк И.Н., Федоров Б.А., Кравченко Н.А., "Структура лизоцима и его комплекса с ингибитором. Сравнение со структурами в кристалле", ДАН СССР, 1976, Т. 230, с. 458.

117. Narten А.Н., Levy Н.А. "Liquid water: scattering of X-rays", Water- A Comprehensive Treatise, N.-Y.: Plenum Press, 1972, V. 1, P. 311.

118. S. Saito, I. Ohmine, "Dynamics and relaxation of an intermediate size water cluster (H20)io8", J. Chem. Phys., 1994, V. 101, p. 6063.

119. Ansari A., Berendsen Y., Braunstein D., Cowen B.R., Frauenfelder H, "Rebinding and relaxation in the myoglobin pocket", Biophys. Chem., 1987, V. 26, p. 337.

120. Careri G., Gratton E., Yang P.H., Rupley J.A., "Corralation of IR spectroscopic, heat capacity, diamagnetic succeptibility and enzymatic measurements on lysozyme powder", Nature, 1980, V. 284, p. 572.

121. Finney J.L., Poole P.L., "Protein hydration and enzyme activity: the role of hydration-induced conformation and dynamics changes in the activity of lysozyme", Comments Mol. Cell. Biophys., 1984, V. 2, p. 129.

122. Hilton B.D., His E., Bryant R.G., "!H Nuclear magnetic resonance relaxation of water on lysozyme powders", J. Am. Chem. Soc., 1977, V. 99, p. 8483.

123. Shirley W.M., Bryant R.G., "Proton-nuclear spin relaxation and molecular dynamics in the lysozyme-water system", J. Am. Chem. Soc., 1982, V. 104, p. 2910.

124. Poglitsch A., Kremer F., Genzel L., "Picosecond relaxation in hydrated lysozyme observed by mm-wave spectroscopy", J. Mol. Biol., 1984, V. 173, p. 137.

125. Schinkel J.E., Downer N.W., Rupley J.A., "Hydrogen exchange of lysozyme powders. Hydration dependence of internal motions", Biochemistry, 1985, V. 24, p. 352.

126. Likhtenstein G.I., "Water and dynamics of proteins and membranes", Stud. Biophys., 1986, V. Ill,p. 89.

127. Аксенов С.И., "Роль воды в процессах функционирования биологических структур и в их регулировании", Биофизика, 1985, Т. 30, с. 220.

128. Аксенов С.И. Вода и ее роль в регулировании биологических процессов. М.: Наука, 1990, с. 117.

129. Svergun D.I., Richards S., Koch M.H., Sayers Z., Kuprin S., Zaccai G., "Protein hydration in solution: Experimental observation by X-ray and neutron scattering", PNAS USA, 1998, V. 95, p. 2267.

130. Marx D., Tuckerman M.E., Hutter J., Parrinello M., "The nature of the hydrated excess proton in water", Nature, 1999, V. 397, p. 601.

131. S as try S., "Going strong or falling apart?", Nature, 1999, V. 398, p. 467.

132. Freisner R.A., Won Y., "Spectroscopy and electron transfer dynamics of the bacterial photosynthetic reaction center", BBA, 1989, V. 977, p. 99.

133. Фотосинтез. Т. 1, под ред. Говинджи, М., Мир, 1987, с. 727.

134. Рубин А.Б. Принципы организации и регуляции первичных процессов фотосинтеза. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1995, с. 38.

135. Рубин А.Б., Кононенко А.А., Шайтан К.В., "Электронно-конформационные взаимодействия в первичных процессах фотосинтеза", Итоги науки и техники, сер. Биофизика, М.: ВИНИТИ АН СССР, 1987, Т. 21, с. 161.

136. Нольде Д.Е., Волынский П.Е., Арсеньев А.С., Ефремов Р.Г., "Моделирование пептидов и белков в мембранном окружении. I. Модель сольватации, имитирующая липидный бислой", Биоорг. Химия, 2000, Т. 26, с. 130.

137. EfremovR.G., Volynsky P., Nolde D., VergotenG., ArsenievA.S., "Implicit two-phase solvation model as a tool to assess conformation and energetics of proteins in membrane-mimetic media", Theor. Chem. Acc., 2001, V. 106, p. 48.

138. Hosemann R., Bagchi S.N. Direct Analysis of Diffraction by Matter. Amsterdam: North-Holland Publishing Company; 1962, p. 258.