Влияние структурных особенностей белков на их межмолекулярные взаимодействия по данным трансляционной диффузии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Кусова Александра Михайловна

• Кусова Александра Михайловна
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Кусова Александра Михайловна

Список сокращений

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Межмолекулярные взаимодействия белков

1.1.1 Виды белок-белковых взаимодействий

1.1.2 Кинетическая модель взаимодействия белков

1.1.3 Влияние макромолекулярного краудинга на межмолекулярные взаимодействия белков

1.2 Трансляционная диффузия макромолекул в растворах

1.2.1 Коэффициенты само- и коллективной диффузии

1.2.2 Методы наблюдения трансляционной диффузии

1.2.2.1 Динамическое рассеяния света

1.2.2.2 ЯМР-диффузометрия

1.2.3 Оценка размеров молекул

1.2.4. Теоретические модели для интерпретации коэффициентов диффузии

1.3 Потенциал парных белок-белковых взаимодействий

1.3.1 Теория Макмиллана-Майера

1.3.2 Теория ДЛФО

1.3.3 Потенциалы электростатического отталкивания и взаимодействия Ван-дер Ваальса

1.4 Белки различной формы и степени упорядоченности

1.4.1 Сериновые протеазы

1.4.2 Казеины

1.4.3 Фибриноген

53

1.5 Заключение к обзору литературы

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1 Спектроскопия ЯМР ИГМП

2.2 Спектроскопия ДРС

2.3 Определение дзета-потенциала

2.4 Электрофоретическое разделение белков в полиакриламидном геле (ПААГ) в денатурирующих условиях

2.5 Приготовление образцов

2.6 Характеристики исследуемых белковых систем

Глава 3. Трансляционная подвижность белков различной формы, размера и степени упорядоченности

3.1 Коэффициенты самодиффузии исследуемых белков

3.2 Коэффициенты самодиффузии белков в соответствии с моделью жестких броуновских частиц

3.3 Коэффициенты самодиффузии белков в соответствии с феноменологическим подходом, основанным на фрикционном формализме неравновесной термодинамики

Глава 4. Оценка белок-белковых взаимодействий

4.1 Межмолекулярные взаимодействия глобулярного химотрипсина и внутренне неупорядоченного аБ-казеина

4.1.1 Коэффициенты коллективной диффузии химотрипсина и аБ-казеина

4.1.2 Белок-белковые взаимодействия химотрипсина и аБ-казеина. Электростатический потенциал Юкавы

4.2 Межмолекулярные взаимодействия стержнеобразного фибриногена

4.2.1 Влияние межмолекулярного притяжения и отталкивания на вид концентрационных зависимостей коэффициентов диффузии

4.2.2 Белок-белковые взаимодействия стержнеобразного фибриногена в

сравнении со сфероидальным химотрипсином

4.3 Влияние параметров среды на белок-белковые взаимодействия фибриногена

Заключение

Выводы

Список цитируемой литературы

Список авторских публикаций по теме диссертации

Приложение

Приложение

Список сокращений

ЯМР - ядерный магнитный резонанс

ЯМР ИГМП - ядерный магнитный резонанс с импульсным градиентом магнитного поля

ДРС - динамическое рассеяние света МРС - магнитно-резонансная спектроскопия МРТ - магнитно-резонансная томография

FRAP - fluorescence recovery after photobleaching (восстановление флюоресценции после обесцвечивания)

теория ДЛФО - теория Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека

рН - водородный показатель среды

ChTr - альфа-химотрипсин

Fg - фибриноген

as-CN - альфа^-казеин

aS1-CN - альфа^1-казеин

aS2-CN -альфа^2-казеин

ß-CN - бета-казеин

K-CN - каппа-казеин

IEP - изоэлектрическая точка

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние структурных особенностей белков на их межмолекулярные взаимодействия по данным трансляционной диффузии»

Актуальность темы исследования

Изучение межмолекулярных взаимодействий белков является исключительно важной задачей [1-6]. Экспериментальное определение и теоретическая оценка белок-белковых взаимодействий важны для понимания механизмов функционирования белков и оценки влияния сопутствующих факторов на структурные нарушения белков, такие как денатурация, агрегация, образование амилоидов и пр. [7-9] Межмолекулярные белковые взаимодействия включают специфические взаимодействия (например, белок-белковое распознавание, взаимодействие целевого белка со вспомогательными макромолекулами, такими как скаффолдные белки или белки-шапероны) и слабые неспецифические взаимодействия, возникающие в результате изменений свойств среды (рН, ионной силы, или концентрации растворенного вещества и др.) [10,11]. Слабые неспецифические белок-белковые взаимодействия в модельных системах in vitro обычно выражают через вириальные коэффициенты и формализм трения, которые характеризуют взаимодействия молекул растворенного вещества между собой и с растворителем [12-19]. Знание физической природы белок-белковых взаимодействий необходимы для понимания функционирования белков in vivo и in vitro [20-25], при разработке фармакологических препаратов и оптимизации биотехнологических процессов [26]. Роль межмолекулярных взаимодействий многократно возрастает в концентрированных белковых растворах, которые по своим условиям максимально приближены к реальным живым системам [25,27,28].

Трансляционная диффузия является одним из фундаментальных физических явлений, характеризующих подвижность молекул. Два современных аналитических метода динамическое рассеяние света (ДРС) и спектроскопия ядерного магнитного резонанса с импульсным градиентом магнитного поля (ЯМР ИГМП) используются для неинвазивного измерения коэффициентов молекулярной трансляционной диффузии. В ДРС поступательная диффузия молекул измеряется

по спаду интенсивности рассеянного света как функции времени. В ЯМР ИГМП измеряется уменьшение интенсивности намагниченности протонов молекулы как функция величины градиента магнитного поля. Эти функции интенсивности являются корреляционными функциями молекулярной трансляционной диффузии. Следует отметить, что ДРС и ЯМР ИГМП измеряют усредненные по ансамблю коэффициенты диффузии всех уравновешенных частиц. Тем не менее, данные методы чувствительны к разному диапазону молекулярных процессов и являются взаимодополняющими.

Концентрационная зависимость коэффициента диффузии любой молекулы, в том числе и белка, несет информацию о спектре вкладов различных типов межмолекулярных взаимодействий [6,29,30]. Концентрационные зависимости коэффициентов диффузии молекул и их теоретическая интерпретация с помощью феноменологического подхода, основанного на фрикционном формализме неравновесной термодинамики, и моделирования потенциала заряженных частиц в рамках теории Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека (ДЛФО) агрегативной устойчивости частиц дисперсной фазы в дисперсионной среде, позволяют получить информацию о видах и вкладах слабых неспецифических белок-белковых взаимодействий [31,32].

Известные процедуры анализа межмолекулярных взаимодействий [33-37] представляют собой нетривиальную задачу, пока не нашедшую численного решения. Методические подходы, позволяющие качественно и количественно охарактеризовать влияние межмолекулярных взаимодействий белок-белок и белок-растворитель на процесс диффузии макромолекул и решить обратную задачу определения неспецифических белковых взаимодействий по концентрационной зависимости коэффициентов диффузии белка является важным шагом на пути моделирования и понимания процессов, происходящих в живой клетке, к молекулярному конструированию биомакромолекул с заданными функциональными свойствами.

Цель и задачи работы

Цель работы: оценить влияние структурных особенностей белков на их межмолекулярные взаимодействия в водных растворах по данным трансляционной диффузии. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Экспериментальное изучение методами ядерного магнитного резонанса с импульсным градиентом магнитного поля и динамического рассеяния света концентрационных зависимостей коэффициентов само- и коллективной диффузии глобулярных белков а-химотрипсина и трипсина, сфероидального неструктурированного аБ-казеина и стержнеобразного фибриногена.

2. Анализ теоретических подходов, описывающих полученные концентрационные зависимости коэффициентов диффузии белков.

3. Расчет потенциалов межмолекулярных взаимодействий сфероидальных и стержнеобразных белков.

4. Оценка вкладов сил Ван-дер-Ваальса и электростатического отталкивания для исследуемых белковых систем.

Научная новизна работы

1. С помощью комбинации экспериментальных методов наблюдения трансляционной диффузии (ЯМР ИГМП, ДРС) и феноменологического подхода, основанного на фрикционном формализме неравновесной термодинамики, определены комбинации фрикционных и вириальных коэффициентов для белков, принципиально различающихся по форме и структуре. Впервые получены вириальные коэффициенты высших порядков для белков: глобулярного а-химотрипсина, неструктурированного аБ-казеина, стержнеобразного фибриногена.

2. Предложен новый метод оценки белок-белковых взаимодействий на основе данных по трансляционной диффузии.

3. Показано, что наибольший вклад в суммарный потенциал взаимодействия для сфероидальных а-химотрипсина и а^казеина вносит электростатическое отталкивание, а в случае стержнеобразного фибриногена в условиях, приближенных к физиологическим, преобладают силы Ван-дер-Ваальса.

4. Впервые получено распределение вкладов различных типов межмолекулярных взаимодействий фибриногена в зависимости от параметров растворителя (рН, ионная сила). Экспериментально доказано, что условия, приближенные к физиологическим, усиливают притяжение между молекулами фибриногена, которое способствует свертыванию крови в живых организмах.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая и практическая значимость работы обусловлена ее новизной и заключается в разработке методики, позволяющей качественно и количественно характеризовать влияние электростатического отталкивания и сил Ван-дер-Ваальса на процесс диффузии белков, отличающихся по своей форме, структуре и степени упорядоченности. Результаты исследования существенно углубляют современные представления о физических механизмах белок-белковых взаимодействий, необходимых для понимания функционирования белков in vivo и in vitro, при разработке фармакологических препаратов и оптимизации биотехнологических процессов.

Положения, выносимые на защиту

1. Предложен комплексный подход к оценке межмолекулярных взаимодействий белков на основе данных по их трансляционной диффузии.

2. Феноменологический подход, основанный на фрикционном формализме неравновесной термодинамики, является оптимальным для описания концентрационных зависимостей коэффициента диффузии белков различной формы и размера.

3. Оценка потенциалов межмолекулярных взаимодействий для исследуемых белковых систем, согласно которой электростатическое взаимодействие вносит наибольший вклад в суммарный потенциал взаимодействия для сфероидальных а-химотрипсина и аБ-казеина.

4. Обоснование преобладания сил Ван-дер-Ваальса над электростатическим отталкиванием между молекулами фибриногена в условиях, приближенных к физиологическим. Изменение рН приводит к росту электростатического вклада с частичной (рН 9,5) или полной компенсацией (рН 3,5) сил Ван-дер-Ваальса. Высокое значение ионной силы раствора характеризуется снижением интенсивности белок-белковых взаимодействий.

Личный вклад автора

Автор принимал участие в определении целей и задач исследования, выполнении экспериментов и их интерпретации, теоретическом анализе, написании статей по теме исследования и представлении результатов на различных российских и международных конференциях.

Апробация результатов

По материалам диссертации опубликована 21 работа, из них 5 - в журналах, рекомендованных ВАК для соискателей ученых степеней, 4 - в сборниках статей и научных трудов конференций, 12 - в сборниках тезисов докладов российских и международных конференций. Материалы диссертации были представлены и обсуждались на: международных конференциях «Modern development of magnetic resonance» 2017, 2018, 2020, XII международная научно-техническая конференция «Актуальные вопросы биологической физики и химии. БФФХ - 2017», Объединенная XXV Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам и международный молодежный научный форум «Ломоносов-2018», секция «Физика», Satellite XXI International Youth Scientific School «Actual problems of magnetic resonance and its application»,

XVI международная научно-техническая конференция «Актуальные вопросы биологической физики и химии. БФФХ - 2021», 18 International youth school-conference Spinus Magnetic resonance and its applications;

Всероссийские конференции: «XII чтения памяти академика Юрия Анатольевича Овчинникова» и VIII Российского симпозиума «Белки и пептиды», II объединенный научный форум VI ^езд физиологов СНГ VI Съезд биохимиков России IX Российский симпозиум «Белки и пептиды», Школа-конференция для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы», 2019.

Работа выполнена в лаборатории биофизической химии наносистем Казанского института биохимии и биофизики ФИЦ «Казанский научный центр» в рамках госбюджетной темы НИР «Биомакромолекулы и биорегуляторы: биосинтез, структура, механизмы внутриклеточной сигнализации и межклеточных взаимодействий. Биоконверсия и создание инновационных продуктов на основе биополимеров из растительного сырья» (№ гос. регистрации АААА-А18-118022790083-9) и Российского Фонда Фундаментальных Исследований, проект №2 20-04-00157.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из, введения, четырех глав, выводов, заключения, списка публикаций автора и списка цитируемой литературы из 196 наименований. Общий объем диссертации составляет 135 страниц, включая 38 рисунков и 10 таблиц.

Благодарности

Автор выражает благодарность научному руководителю, доктору химических наук, профессору Зуеву Юрию Федоровичу за руководство,

постановку задачи, поддержку, оказываемую при выполнении работы. Автор благодарит к.ф.-м.н. Ситницкого Александра Эдуардовича за помощь в теоретической интерпретации результатов. Автор выражает благодарность сотрудникам лаборатории биофизической химии наносистем Казанского института биохимии и биофизики ФИЦ «Казанский научный центр» за помощь и поддержку в работе, а также ценные замечания по содержанию работы. Автор благодарит Полину Владимировну Микшину из отдела физиологии и молекулярной биологии Казанского института биохимии и биофизики ФИЦ «Казанский научный центр» за возможность проведена экспериментов по динамическому рассеянию света.

Глава 1. Обзор литературы

Обзор литературы состоит из четырех частей. Раздел 1.1 посвящен рассмотрению межмолекулярных взаимодействиях белков, а также влиянию концентрированной макромолекулярной среды на эти взаимодействия. В разделе 1.2 даётся общий обзор используемых методов для наблюдения и описания трансляционной диффузии белков в растворах в широких концентрационных пределах. В разделе 1.2.1 рассматриваются особенности наблюдения коэффициентов само- и коллективной диффузии. Раздел 1.2.2 посвящен описанию экспериментальных методов для наблюдения трансляционной диффузии белков. В разделах 1.2.3 и 1.2.4 рассматриваются методы теоретического описания коэффициентов диффузии, позволяющих получать информацию о взаимодействии белков с окружением. В разделе 1.3 представлена информация о способах расчета межмолекулярных взаимодействий, основываясь на экспериментальных данных по трансляционной диффузии. Приводятся примеры разработанных ранее моделей коллоидных частиц для оценки белок-белковых взаимодействий, основанных на расчете потенциала взаимодействия взаимодействующих частиц. Последний раздел (1.4) посвящен краткому описанию используемых в работе белков различной формы, размера и степени упорядоченности.

1.1 Межмолекулярные взаимодействия белков

1.1.1 Виды белок-белковых взаимодействий

Межмолекулярные взаимодействия проявляются между всеми типами молекул или ионов во всех состояниях вещества. Они варьируются от сильных электростатических взаимодействий на большом расстоянии до относительно слабых дисперсионных сил на коротких [38]. Белок-белковые взаимодействия лежат в основе многих физиологических процессов, связанных с ферментативной активностью, электронным транспортом и др. Существует множество механизмов белок-белковых взаимодействий, характеризующихся различной физической природой, энергией и временем взаимодействия (Рисунок 1).

а) Термоконденсация б) Самоассоциация

в) Ионное гелеобразование г) Электростатическое взаимодействие

д) Химические сшивки

Рисунок 1 - Виды белок-белковых взаимодействий. а) Термоиндуцированное переплетение полимерных цепей; б) молекулярная самосборка; в) сольватационное взаимодействие; г) электростатическое взаимодействие; д) ковалентное взаимодействие, химическая сшивка [39].

Нековалентные (неспецифические) межмолекулярные взаимодействия могут быть приблизительно разделены на следующие категории [40]:

- электростатические, происходящие из кулоновской силы между зарядами. Под эту категорию попадают взаимодействия между зарядами, постоянными диполями, квадруполями;

- поляризационные, происходящие из взаимодействия дипольных моментов атомов и молекул, индуцированных электрическими полями ближайших зарядов и постоянных диполей;

- квантово-механические силы, создающие ковалентные или химические связи, а также обменные взаимодействия и стерическое отталкивание;

- Ван-дер-Ваальсовы силы - слабые нековалентные взаимодействия, возникающие за счет взаимодействия дипольных (мультипольных) моментов молекул и поляризации их электронных оболочек, действуют между абсолютно всеми атомами и молекулами, даже полностью нейтральными.

Белки контролируют все биологические системы в клетке, и хотя некоторые белки выполняют свои функции независимо друг от друга, подавляющее большинство белков взаимодействует с другими макромолекулами, в частности, другими белками. Белок-белковые взаимодействия зависят от распределения суммарного электрического заряда [41-43] формы макромолекулы, а также от свойств окружающей среды [44,45]. В настоящее время не существует единой теории, способной всесторонне охарактеризовать белок-белковые взаимодействия. Предполагается, что при больших расстояниях между макромолекулами электростатические взаимодействия ускоряют сближение разноимённо заряженных молекул и препятствуют сближению одноимённо заряженных. При расстояниях, сравнимых с размерами взаимодействующих молекул, наблюдаются эффекты от других типов взаимодействий. Существенное влияние на взаимодействие белковых макромолекул оказывает та среда, в которой это взаимодействие происходит. Основным компонентом среды организма является вода, молекулы которой обладают большим дипольным моментом (1,85 Д = 6,24030 Кл-м). Ориентация молекул воды в электрическом поле макромолекул

(поляризация среды) приводит к ослаблению электростатических взаимодействий между макромолекулами; при нормальных условиях относительная диэлектрическая проницаемость воды - 78, то есть энергия электростатических взаимодействий между зарядами в водной среде в 78 раз меньше, чем в вакууме. Кроме поляризации воды, важную роль в ослаблении электростатических взаимодействий играют подвижные низкомолекулярные ионы, находящиеся в растворе. При наличии электрического поля их равновесное распределение по объёму отличается от равномерного: за счёт электростатического притяжения ионы стремятся перераспределиться таким образом, чтобы скомпенсировать заряд на поверхности белковой макромолекулы, а тепловое движение препятствует этому. В результате электрические заряды белков в среде с низкомолекулярными электролитами оказываются частично экранированными, причём степень экранирования возрастает при увеличении концентрации электролита (ионной силы раствора) и уменьшении температуры.

1.1.2 Кинетическая модель взаимодействия белков

Наиболее простым методом моделирования взаимодействия двух реагентов является кинетическое моделирование на основе закона действующих масс, сформулированного в середине XIX века К. Гульдбергом и П. Вааге [40, 46]:

V

А+в -с. (1) V = £[А][В]

Законом действующих масс предполагается, что скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагентов А и В в степенях, равных стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции. Закон был установлен эмпирически, но его можно вывести из молекулярно-кинетической теории, учитывая, что дальнодействующие взаимодействия между молекулами отсутствуют, а каждое соударение молекул приводит к протеканию реакции (или

каждое столкновение молекул, обладающих достаточной энергией). Эти предположения являются грубым упрощением реальной ситуации, однако они позволяют достаточно точно описывать реакции, протекающие в разбавленном растворе или в газовой фазе. Для более реалистичного описания процессов, происходящих в живой системе с участием белковых макромолекул, необходимо учитывать ряд особенностей этих молекул. Белки имеют сложную пространственную структуру, и их взаимодействие возможно лишь при определенной взаимной ориентации реакционных партнеров, когда сближаются активные центры двух макромолекул. Многие аминокислоты, входящие в состав белков, в водном окружении могут находиться в протонированном либо депротонированном состоянии, в результате чего на поверхности молекулы белка появляются положительно и отрицательно заряженные области. Наличие электрического заряда приводит к возникновению дальнодействующих взаимодействий между молекулами белков. Свою физиологическую функцию белки осуществляют в неоднородной сложно организованной высококонцентрированной внутриклеточной среде.

1.1.3 Влияние макромолекулярного краудинга на межмолекулярные взаимодействия белков

Функционирование белков во внутриклеточном и внеклеточном пространстве в живом организме происходит в условиях высокой концентрации биологических макромолекул. Такие условия, которые в научной литературе называются макромолекулярным краудингом, оказывают значительные эффекты на термодинамику и кинетику явлений в живом организме, влияя на взаимодействие и агрегацию макромолекул, стабильность белков, кинетику ферментативных процессов, процессы диффузионного транспорта реакционных партнеров [17,47-50].

Живые системы содержат различные макромолекулы, такие как ДНК, РНК, белки и другие макромолекулы [51]. По отдельности эти виды макромолекул не присутствуют в высокой концентрации, но все вместе они занимают значительную долю объема, создавая условия макромолекулярного краудинга [44]. Объемная доля макромолекул в клетке может достигать 40% (Рисунок 2) [52]. Макромолекулярный краудинг приводит к эффектам исключенного объема, увеличению вязкости и различным специфическим и неспецифическим межмолекулярным взаимодействиям. Исследования макромолекулярного краудинга in vitro и in vivo выявили значительные изменения в структуре, функциях, процессах ассоциации, агрегации и диффузии белковых молекул.

Рисунок 2 - Состояние цитоплазмы в эукариотических клетках (слева) и клетках Е.еоМ. (справа).

Макромолекулярный краудинг считается источником неспецифических взаимодействий между клеточными белками. Электростатическое отталкивание является наиболее распространенным из всех видов взаимодействий между макромолекулами и всегда присутствует в концентрированных средах [53,54]. Поскольку молекулы взаимно непроницаемы, присутствие значительной объемной доли макромолекул в среде накладывает ограничения на размещение дополнительных молекул. Эти ограничения зависят от относительных размеров, форм и концентраций всех макромолекул в этой среде. Используемые алгоритмы анализа влияния краудинга на поведение белков обычно рассматривают с точки зрения эффекта исключенного объема [55]- объема, в который не может попасть

наблюдаемая молекула вследствие стерических и межмолекулярных взаимодействий с другими молекулами (Рисунок 3). Считается, что исключенный объем влияет на белковые молекулы либо путем изменения гидродинамического радиуса, либо путем их ассоциации и перехода в олигомерное состояние.

Рисунок 3 - Квадраты определяют ограниченный элемент объема клетки, содержащий сферические макромолекулы, занимающие ~ 30% объема доступного пространства. а) Центр введенной небольшой молекулы имеет доступ практически ко всем остальным 70% пространства. б) Центр введенной молекулы, подобной имеющимся макромолекулам, исключается практически из всего оставшегося объема, поскольку молекула не может приближаться к другим макромолекулам на расстояние меньшее, чем указано открытыми кругами [56].

Молекулярный краудинг в свою очередь является катализатором межмолекулярных взаимодействий. Из-за сложности взаимодействий между белками и краудинг-агентами (другими клеточными компонентами) трудно предсказать суммарное влияние макромолекулярного краудинга на динамику белка [57,58]. Однако, моделируя краудинг твердыми сферами, было предсказано изменение в структурном состоянии неупорядоченных белков [56]. На рисунке 3 показано, что добавляемая молекула может находиться только в области, свободной от других макромолекулярных объектов. Вероятность найти такую

область уменьшается при большой доле занятого объема. Чем больше размер тестируемой молекулы, тем меньше вероятность встроится в свободный объем клетки. Поэтому условия краудинга способствуют сворачиванию макромолекулы до своей компактной формы. Однако на практике поведение белка в растворе невозможно описать без учета более расширенного спектра межмолекулярных взаимодействий. В современной науке все больше внимания уделяется неспецифическим межмолекулярным взаимодействиям белков в концентрированных средах, которые учитывают сложное и разнообразное окружение молекул [34,54,59].

1.2 Трансляционная диффузия макромолекул в растворах

Трансляционная диффузия - это движение вещества из одной области пространства в другую. В гомогенном растворителе, где размер молекул растворенного вещества больше, чем растворителя, движение растворенного вещества хорошо описывается феноменологическими или статистическими уравнениями, в которых основными определяющими факторами диффузии являются размер и форма растворенного вещества. В литературе этот тип диффузии называется нормальной броуновской диффузией, и для описания диффузии сфероидальных молекул в определенных концентрационных пределах применимы соотношения Стокса-Эйнштейна [60-63]. В неоднородных средах, когда растворенное вещество меньше, чем растворитель, или, где большая доля объема раствора занята другим растворенным веществом, для описания движения растворенного вещества могут потребоваться более сложные аналитические подходы [64-66]. Цитоплазма и водные компартменты внутриклеточных органелл наполнены растворимыми макромолекулами, скелетными белками и мембранами. В результате диффузия реагентов затруднена не только сложной формой компартмента, но и взаимодействиями с другими макромолекулами. В этих условиях раствор перестает быть гомогенным, а поступательная динамика белка отклоняется от постулатов Стокса-Эйнштейна даже в разбавленных растворах. Отклонение может быть вызвано: а) повышенной вязкостью, которая замедляет диффузию сильнее, чем прогнозируется уравнениями Стокса- Эйнштейна; б) эффектами исключенного объема; в) неспецифичными «мягкими» взаимодействиями между молекулами белка, возникающими вследствие неравномерного распределения поверхностного заряда и гидрофобных участков по поверхности белка, которые определяют баланс различных типов взаимодействий. Описание трансляционной диффузии белков условиях, имитирующих условия вне-и внутриклеточной среды, позволяет охарактеризовать поведение белков в живом организме [67,68].

Изучение трансляционной подвижности белков в концентрированных системах представляет собой непростую задачу с точки зрения эксперимента и теоретической интерпретации. Трансляционную диффузию белков в широком концентрационном диапазоне можно наблюдать с помощью методов ЯМР ИГМП, ДРС, FRAP (восстановления флюоресценции после обесцвечивания или fluorescence recovery after photobleaching), седиментационного анализа [69-74]. Перечисленные экспериментальные методы позволяют наблюдать диффузию в разных временных масштабах, учитывая характеристики трансляционной диффузии с точки зрения взаимодополняющих фундаментальных физических принципов.

1.2.1 Коэффициенты само- и коллективной диффузии

Диффузия биополимеров - одна из важнейших задач биофизики. Молекулярная трансляционная диффузия представляет собой тепловое движение частиц жидкости или газа. Скорость этого движения зависит от температуры, вязкости жидкости, размера и массы частиц, гетерогенности и полидисперности раствора. Существует по крайней мере два механизма транспорта макромолекул в растворах, характеризующиеся двумя коэффициентами диффузии: коэффициентом самодиффузии (Ds) и коэффициентом коллективной диффузии (Dc). Коэффициент самодиффузии описывает движение макромолекул относительно окружающих молекул благодаря тепловому движению, а коэффициент коллективной диффузии - движение множества молекул в градиенте плотности [75]. Коэффициент самодиффузии Ds характеризует среднеквадратичное смещение молекулы с учетом негидродинамических взаимодействий с другими частицами через коэффициент гидродинамического трения в уравнении Стокса-Эйнштейна [76]. Для реализации коллективной диффузии биополимеров необходимо, чтобы макромолекулы были связаны в растворе единой системой межмолекулярных взаимодействий, которая

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кусова Александра Михайловна, 2022 год

Список цитируемой литературы

1. Minton A.P., Model for the role of macromolecular crowding in regulation of cellular volume / A.P. Minton, G.C. Colclasure, J.C. Parker // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 1992. - Vol. 89, N. 21. - P. 10504-10506.

2. Functional significance of cell volume regulatory mechanisms / F. Lang, G. Busch, M. Ritter et al. // Physiological reviews. American Physiological Society Bethesda. -1998. - Vol. 78, N. 1. - P. 247-306.

3. Burg M.B. Macromolecular crowding as a cell volume sensor // Cellular Physiology and Biochemistry. - 2000. - Vol. 10, N. 5-6. - P. 251-256.

4. Minton A.P. Molecular crowding: analysis of effects of high concentrations of inert cosolutes on biochemical equilibria and rates in terms of volume exclusion // Methods in Enzymology. - 1998. - Vol. 295. - P. 127-149.

5. Magnetic relaxation switches capable of sensing molecular interactions / J.M. Perez, L. Josephson, T. O'Loughlin, et al. // Nature Biotechnology. - 2002. - Vol. 20, N. 8. - P. 816-820.

6. Intermolecular interactions of IgG1 monoclonal antibodies at high concentrations characterized by light scattering / T.M. Scherer, J. Liu, S.J. Shire et al. // The Journal of Physical Chemistry B. - 2010. - Vol. 114, N. 40. - P. 12948-12957.

7. Weisel J.W. Conformational flexibility and self-association of fibrinogen in concentrated solutions // The Journal of Physical Chemistry B. - 2017. - Vol. 121, N. 33. - P. 7833-7843.

8. Li Z. Critical particle size where the Stokes-Einstein relation breaks down // Physical Review E. - 2009. - Vol. 80, N. 6. - P. 61204.

9. Sharma M., Yashonath S. Breakdown of the Stokes- Einstein relationship: role of interactions in the size dependence of self-diffusivity // The Journal of Physical Chemistry B.- 2006. - Vol. 110, N. 34. - P. 17207-17211.

10. Narayanan J., Liu X.Y. Protein interactions in undersaturated and supersaturated solutions: a study using light and X-ray scattering // Biophysical Journal. - 2003. - Vol. 84, N. 1. - P. 523-532.

11. Svergun D.I. Absence of equilibrium cluster phase in concentrated lysozyme solutions // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2008. - Vol. 105, N. 13.

- P. 5075-5080.

12. San Biagio P.L. Protein stability modulated by a conformational effector: effects of trifluoroethanol on bovine serum albumin // Physical Chemistry Chemical Physics. -2009. - Vol. 11, N. 20. - P. 4007-4018.

13. Curtis R.A. Calculation of phase diagrams for aqueous protein solutions / R.A. Curtis, H.W. Blanch, J.M. Prausnitz // The Journal of Physical Chemistry B. - 2001. -Vol. 105, N. 12. - P. 2445-2452.

14. Li Y.I. Multi-variate approach to global protein aggregation behavior and kinetics: Effects of pH, NaCl, and temperature for a-chymotrypsinogen A / Y.I. Li, B.A. Ogunnaike, C.J. Roberts // Journal of Pharmaceutical Sciences. - 2010. - Vol. 99, № 2.

- P. 645-662.

15. Protein interactions and phase behavior: Sensitivity to the form of the pair potential / D.F. Rosenbaum, A. Kulkarni, S. Ramakrishnan et al. // The Journal of Chemical Physics. - 1999. - Vol. 111, N. 21. - P. 9882-9890.

16. George A., Wilson W.W. Predicting protein crystallization from a dilute solution property // Acta Crystallographica Section D: Biological Crystallography. - 1994. - Vol. 50, N. 4. - P. 361-365.

17. Tessier P.M. Rapid measurement of protein osmotic second virial coefficients by self-interaction chromatography / P.M. Tessier, A.M. Lenhoff, S.I. Sandler // Biophysical Journal. - 2002. - Vol. 82, N 3. - P. 1620-1631.

18. Wu J. Interaction between like-charged colloidal spheres in electrolyte solutions / J. Wu, D. Bratko, J.M. Prausnitz // Proceedings of the National Academy of Sciences. -1998. - Vol. 95, N. 26. - P. 15169-15172.

19. Gitlin I. Why are proteins charged? Networks of charge-charge interactions in proteins measured by charge ladders and capillary electrophoresis / I. Gitlin, J.D. Carbeck, G.M. Whitesides // Angewandte Chemie International Edition. - 2006. - Vol. 45, N. 19. - P. 3022-3060.

20. Carroll M.C. The complement system in regulation of adaptive immunity // Nature Immunology. - 2004. - Vol. 5, N. 10. - P. 981-986.

21. Wang W. Protein aggregation and its inhibition in biopharmaceutics // International Journal of Pharmaceutics. - 2005. - Vol. 289, N. 1-2. - P. 1-30.

22. Kuznetsova I.M. What macromolecular crowding can do to a protein / I.M. Kuznetsova, K.K. Turoverov, V.N. Uversky // International Journal of Molecular Sciences. - 2014. - Vol. 15, N. 12. - P. 23090-23140.

23. Chautard E. Interaction networks: from protein functions to drug discovery. A review / E. Chautard, N. Thierry-Mieg, S. Ricard-Blum // Pathologie Biologie. - 2009. -Vol. 57, N. 4. - P. 324-333.

24. Protein-protein interactions in dilute to concentrated solutions: a-Chymotrypsinogen in acidic conditions / M.A. Blanco, T. Perevozchikova, V. Martorana, M. Manno, C.J. Roberts // The Journal of Physical Chemistry B. - 2014. - Vol. 118, N. 22. - P. 5817-5831.

25. Curtis R. The role of electrostatics in protein-protein interactions of a monoclonal antibody // Molecular Pharmaceutics. - 2014. - Vol. 11, N. 7. - P. 2475-2489.

26. Felderhof B.U., Deutch J.M. Frictional properties of dilute polymer solutions. I. Rotational friction coefficient // The Journal of Chemical Physics. - 1975. - Vol. 62, № 6. - P. 2391-2397.

27. Beyond the excluded volume effects: mechanistic complexity of the crowded milieu / I.M. Kuznetsova, B.Y. Zaslavsky, L. Breydo, K.K. Turoverov, V.N. Uversky // Molecules. - 2015. - Vol. 20, N. 1. - P. 1377-1409.

28. Zhou H.-X. Influence of crowded cellular environments on protein folding, binding, and oligomerization: biological consequences and potentials of atomistic modeling // FEBS Letters. - 2013. - Vol. 587, N. 8. - P. 1053-1061.

29. Raut A.S., Kalonia D.S. Opalescence in monoclonal antibody solutions and its correlation with intermolecular interactions in dilute and concentrated solutions // Journal of Pharmaceutical Sciences. - 2015. - Vol. 104, N. 4. - P. 1263-1274.

30. Otting G., Wüthrich K. Heteronuclear filters in two-dimensional [1H, 1H]-NMR spectroscopy: combined use with isotope labelling for studies of macromolecular conformation and intermolecular interactions // Quarterly reviews of biophysics. - 1990. - Vol. 23, N. 1. - P. 39-96.

31. Coen C.J. Salting out of aqueous proteins: phase equilibria and intermolecular potentials / C.J. Coen, H.W. Blanch, J.M. Prausnitz // AIChE Journal. - 1995. - Vol. 41, N. 4. - P. 996-1004.

32. Effect of solvent on collective motions in globular protein / S. Hayward, A. Kitao, F. Hirata F. et al. // Journal of Molecular Biology. - 1993. - Vol. 234, N. 4. - P. 12071217.

33. Schreiber F. Protein self-diffusion in crowded solutions // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2011. - Vol. 108, N. 29. - P. 11815-11820.

34. Vink H. Mutual diffusion and self-diffusion in the frictional formalism of non-equilibrium thermodynamics // Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 1: Physical Chemistry in Condensed Phases. - 1985. - Vol. 81, N. 7. - P. 1725-1730.

35. Zuev Y.F., Fedotov V.D. On the dielectric relaxation mechanisms of water sorbed by the biopolymers // Studia Biophysica. - 1986. - Vol. 111, N. 2-3. - P. 165-168.

36. Nesmelova I. V. Generalized concentration dependence of globular protein self-diffusion coefficients in aqueous solutions / I.V. Nesmelova, V.D. Skirda, V.D. Fedotov // Biopolymers. - 2002. - Vol. 63, N 2. - P. 132-140.

37. A Fourier transform pulsed-gradient spin echo nuclear magnetic resonance self-diffusion study of microemulsions and the droplet size determination / V.D. Fedotov, Y.F. Zuev, V.P. Archipov et al. // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects.- 1997. - Vol. 128, N. 1-3. - P. 39-46.

38. Lund M., Jönsson B. A mesoscopic model for protein-protein interactions in solution // Biophysical Journal. - 2003. - Vol. 85, N. 5. - P. 2940-2947.

39. Zhang Y.S., Khademhosseini A. Advances in engineering hydrogels // Science. -2017. - Vol. 356. - P. e3627.

40. Israelachvili J.N. Intermolecular and surface forces. / J.N. Israelachvili. - Santa Barbara: Academic press, 2011. - 647p.

41. Zimmerman S.B., Minton A.P. Macromolecular crowding: biochemical, biophysical, and physiological consequences // Annual Review of Biophysics and Biomolecular Structure. - 1993. - Vol. 22, N. 1. - P. 27-65.

42. Schmittschmitt J.P., Scholtz J.M. The role of protein stability, solubility, and net charge in amyloid fibril formation // Protein Science. - 2003. - Vol. 12, N. 10. - P. 23742378.

43. Why is the osmotic second virial coefficient related to protein crystallization? / B.L. Neal, D. Asthagiri, O.D. Velev et al. // Journal of Crystal Growth. - 1999. - Vol. 196, N. 2-4. - P. 377-387.

44. Hall D., Minton A.P. Macromolecular crowding: qualitative and semiquantitative successes, quantitative challenges // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics. - 2003. - Vol. 1649, N. 2. - P. 127-139.

45. Boonyaratanakornkit B.B. Pressure effects on intra- and intermolecular interactions within proteins / B.B. Boonyaratanakornkit, C.B. Park, D.S. Clark // Biochimica et

Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure and Molecular Enzymology. - 2002. - Vol. 1595, N. 1. - P. 235-249.

46. Erdi P. Mathematical models of chemical reactions: theory and applications of deterministic and stochastic models / P. Erdi, J. Toth. - Manchester: Manchester University Press, 1989. - 218p.

47. Чеботарева Н.А. Биохимические эффекты молекулярного краудинга / Н.А. Чеботарева, Б.И. Курганов, Н.Б. Ливанова // Биохимия. - 2004. - Т. 69, № 11. - P. 1522-1536.

48. Rivas G., Minton A.P. Macromolecular crowding in vitro, in vivo, and in between // Trends in biochemical sciences. - 2016. - Vol. 41, N. 11. - P. 970-981.

49. Quinary structure modulates protein stability in cells / W.B. Monteith, R.D. Cohen, A.E. Smith et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2015. - Vol. 112, N 6. - P. 1739-1742.

50. Wennerström H. Thermodynamics of protein destabilization in live cells // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2015. - Vol. 112, N. 40. - P. 1240212407.

51. Goodsell D.S. A look inside the living cell // American Scientist. - 1992. - Vol. 80, N.5. - P. 457-465.

52. Minton A.P. The effect of volume occupancy upon the thermodynamic activity of proteins: some biochemical consequences // Molecular and cellular biochemistry. - 1983. - Vol. 55, N. 2. - P. 119-140.

53. Protein crowding tunes protein stability / A.C. Miklos, M. Sarkar, Y. Wang et al. // Journal of the American Chemical Society. - 2011. - Vol. 133, N. 18. - P. 7116-7120.

54. Phillip Y. Common crowding agents have only a small effect on protein-protein interactions/ Y. Phillip, E. Sherman, G. Haran et al/ // Biophysical journal. Elsevier, 2009. Vol. 97, № 3. P. 875-885.

55. Minton A.P. Influence of excluded volume upon macromolecular structure and associations in 'crowded" media // Current opinion in biotechnology. Elsevier, - 1997. -Vol. 8, № 1. - P. 65-69.

56. Cheung M.S. Molecular crowding enhances native state stability and refolding rates of globular proteins / M.S. Cheung, D. Klimov, D. Thirumalai // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2005. - Vol. 102, N. 13. - P. 4753-4758.

57. Cino E.A. Effects of molecular crowding on the dynamics of intrinsically disordered proteins / E.A. Cino, M. Karttunen, W.-Y. Choy // PLoS One. - 2012. - Vol. 7, N. 11. - P. e49876.

58. Effect of macromolecular crowding on protein folding dynamics at the secondary structure level / S. Mukherjee, M.M. Waegele, P. Chowdhury et al. // Journal of Molecular Biology. - 2009. - Vol. 393, N. 1. - P. 227-236.

59. Wang Q. Exploring weak, transient protein-protein interactions in crowded in vivo environments by in-cell nuclear magnetic resonance spectroscopy / Q. Wang, A. Zhuravleva, L.M. Gierasch // Biochemistry. - 2011. - Vol. 50, N. 43. - P. 9225-9236.

60. Freedman D. Brownian motion and diffusion / D. Freedman. - New York: Springer Science & Business Media, 2012. - 217p.

61. Felderhof B.U. Diffusion of interacting Brownian particles // Journal of Physics A: Mathematical and General. - 1978. - Vol. 11, N. 5. - P. 929-937.

62. Petsev D.N., Denkov N.D. Diffusion of charged colloidal particles at low volume fraction: theoretical model and light scattering experiments // Journal of Colloid and Interface Science - 1992. - Vol. 149, N. 2. - P. 329-344.

63. Dennison M., Masters A.J. High-level virial theory of hard spheroids // Physical Review E. - 2011. - Vol. 84, N. 2. - P. 21709.

64. Pelegrine D.H.G., Gasparetto C.A. Whey proteins solubility as function of temperature and pH // LWT-Food Science and Technology. - 2005. - Vol. 38, N. 1. - P. 77-80.

65. Tokuyama M., Oppenheim I. Dynamics of hard-sphere suspensions // Physical Review E. - 1994. - Vol. 50, N. 1. - P. R16-R19.

66. Cichocki B. Hydrodynamic interactions between two spherical particles / B. Cichocki, B.U. Felderhof, R. Schmitz // PhysicoChemical Hydrocolloid. - 1988. - Vol. 10. - P. 383-403.

67. Bicout D.J., Field M.J. Stochastic dynamics simulations of macromolecular diffusion in a model of the cytoplasm of Escherichia coli // The Journal of Physical Chemistry. - 1996. - Vol. 100, N. 7. - P. 2489-2497.

68. Zhou X.Z. Calculation of translational friction and intrinsic viscosity. II. Application to globular proteins // Biophysical journal. - 1995. - Vol. 69, N. 6. - P. 22982303.

69 Price W.S. Pulsed-field gradient nuclear magnetic resonance as a tool for studying translational diffusion: Part I. Basic theory // Concepts in Magnetic Resonance: An Educational Journal. - 1997. - Vol. 9, N. 5. - P. 299-336.

70 Price W.S. Pulsed-field gradient nuclear magnetic resonance as a tool for studying translational diffusion: Part II. Experimental aspects // Concepts in Magnetic Resonance: An Educational Journal. - 1998. - Vol. 10, N. 4. - P. 197-237.

71. Appell J. Self-diffusion and collective diffusion of charged colloids studied by dynamic light scattering / J. Appell, G. Porte, E. Buhler // The Journal of Physical Chemistry B. - 2005. - Vol. 109, N. 27. - P. 13186-13194.

72. Genz U., Klein R. Collective diffusion of charged spheres in the presence of hydrodynamic interaction // Physica A: Statistical Mechanics and its Applications. -1991. - Vol. 171, N. 1. - P. 26-42.

73. Scalettar B.A. FRAP and FCS studies of self-diffusion and mutual diffusion in entangled DNA solutions / B.A. Scalettar, J.E. Hearst, M.P. Klein // Macromolecules. ACS Publications, - 1989. - Vol. 22, N. 12. - P. 4550-4559.

74. Kops-Werkhoven M.M. On the relation between diffusion, sedimentation, and friction / M.M. Kops-Werkhoven, A. Vrij, H.N.W. Lekkerkerker // The Journal of Chemical Physics. - 1983. - Vol. 78, N. 5. - P. 2760-2763.

75. Особенности структуры и свойств растворов, расплавов и твердых полимеров в ограниченных нанометровых объемах. / А.Л. Волынский, А.Ю. Ярышева, Е.Г. Рухля и др. // Успехи химии. - 2014. Т. 83, №11. - С. 1003-1026.

76. Cichocki B., Felderhof B.U. Long-time self-diffusion coefficient and zero-frequency viscosity of dilute suspensions of spherical Brownian particles // The Journal of Chemical Physics. -1988. -Vol. 89, N. 6. -P. 3705-3709.

77. Osmotic compressibility of soft colloidal systems / B.H. Tan, K.C. Tam, Y.C. Lam et al. // Langmuir. - 2005. - Vol. 21, N. 10. - P. 4283-4290.

78. Self-diffusion and cooperative diffusion of globular proteins in solution / Le C. Bon, T. Nicolai, M.E. Kuil et al. // The Journal of Physical Chemistry B. - 1999. Vol. 103, N. 46. - P. 10294-10299.

79. The diffusion coefficient of sucrose in water. A physical chemistry experiment / P.W. Linder, L.R. Nassimbeni, A. Polson et al. // Journal of Chemical Education. - 1976. - Vol. 53, N. 5. - P. 330-332.

80. Polson A. A new method for measuring diffusion constants of biologically active substances // Nature. - 1944. - Vol. 154, N. 3922. - P. 823.

81. Fate G., Lynn D.G. Molecular diffusion coefficients: Experimental determination and demonstration. // Journal of Chemical Education. - 1990. - Vol. 67, N. 6. - P. 536539.

82. Determination of a diffusion coefficient by capillary electrophoresis. An experiment for the physical and biophysical chemistry laboratories / K.R. Williams, B. Adhyaru, I. German et al. // Journal of Chemical Education. - 2002. Vol. 79, N. 12. - P. 1475-1476.

83. Hurd R.E. Gradient-enhanced spectroscopy // Journal of Magnetic Resonance. -1990. - Vol. 87, N. 2. - P. 422-428.

84. Gibbs S.J. Design and implementation of a shielded gradient coil for PFG NMR diffusion and flow studies / S.J. Gibbs, K.F. Morris, Jr C.S. Johnson // Journal of Magnetic Resonance - 1991. - Vol. 94, N. 1. - P. 165-169.

85. Dudas E.F., Bodor A. Quantitative, diffusion NMR based analytical tool to distinguish folded, disordered, and denatured biomolecules // Analytical chemistry. -2019. - Vol. 91, N. 8. - P. 4929-4933.

86. An efficient method for estimating the hydrodynamic radius of disordered protein conformations / M. Nygaard, B.B. Kragelund, E. Papaleo et al. // Biophysical Journal. -2017. - Vol. 113, N. 3. - P. 550-557.

87. Daragan V.A., K.H. Ilyina, K.H. Effects of molecular association on structure and dynamics of a collagenous peptide // Biopolymers: Original Research on Biomolecules. - 1993. - Vol. 33, N. 4. - P. 521-533.

88. Translational dynamics of antifreeze glycoprotein in supercooled water / V.V. Krishnan, W.H. Fink, R.E. Feeney et al. // Biophysical Chemistry. - 2004. - Vol. 110, N. 3. - P. 223-230.

89. Valiullin R., Skirda V. Time dependent self-diffusion coefficient of molecules in porous media // Journal of Chemical Physics. - 2001. - Vol. 114, N. 1. - P. 452-458.

90. Water self-diffusion behavior in yeast cells studied by pulsed field gradient NMR / K.J. Suh, Y.S. Hong, V.D. Skirda et al. // Biophysical Chemistry. - 2003. - Vol. 104, N. 1. - P. 121-130.

91. Simplified equation to extract diffusion coefficients from confocal FRAP data / M. Kang, C.A. Day, A.K. Kenworthy et al. // Traffic. - 2012. - Vol. 13, N. 12. - P. 15891600.

92. Diffusion of a-chymotrypsin in solution-crowded media. A fluorescence recovery after photobleaching study / I. Pastor, E. Vilaseca, S. Madurga et al. // The Journal of Physical Chemistry B. - 2010. - Vol. 114, N. 11. - P. 4028-4034.

93. Taylor D.L. Applications of fluorescence in the biomedical sciences / D.L. Taylor, A.S. Waggoner, F. Lanni et al. - New York: Alan R. Liss Inc., 1986. - 617 p.

94. Mobility measurement by analysis of fluorescence photobleaching recovery kinetics / D. Axelrod, D.E. Koppel, J. Schlessinger et al. // Biophysical Journal. - 1976. - Vol. 16, N. 9. - P. 1055-1069.

95. Tobler D.J. Quantification of initial steps of nucleation and growth of silica nanoparticles: An in-situ SAXS and DLS study / D.J. Tobler, S. Shaw, L.G. Benning // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2009. - Vol. 73, N. 18. - P. 5377-5393.

96. Aqueous dispersion polymerization: a new paradigm for in situ block copolymer self-assembly in concentrated solution / S. Sugihara, A. Blanazs, S.P. Armes et al. // Journal of the American Chemical Society. - 2011. - Vol. 133, N. 39. - P. 15707-15713.

97. Ballauff M. Self-diffusion and cooperative diffusion in semidilute polymer solutions as measured by fluorescence correlation spectroscopy // Macromolecules. -2009. - Vol. 42, N. 24. - P. 9537-9547.

98. Cheung J.K. Relating collective diffusion, protein-protein interactions, and viscosity of highly concentrated monoclonal antibodies through dynamic light scattering // Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2019. - Vol. 58, N. 50. - P. 2245622471.

99. Morbidelli M. Kinetics of monoclonal antibody aggregation from dilute toward concentrated conditions // The Journal of Physical Chemistry B. - 2016. - Vol. 120, N. 13. - P. 3267-3280.

100. Jia D., Muthukumar M. Effect of salt on the ordinary-extraordinary transition in solutions of charged macromolecules // Journal of the American Chemical Society. -2019. - Vol. 141, N. 14. - P. 5886-5896.

101. Johnson Jr C.S. Diffusion ordered nuclear magnetic resonance spectroscopy: principles and applications // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. -1999. - Vol. 34, N. 3-4. - P. 203-256.

102. Konovalov A.I. Electrochemical behaviour of a molecular capsule based on methylviologen-resorcinarene and sulfonatomethylene-resorcinarene // Tetrahedron Letters. - 2008. - Vol. 49, N. 36. - P. 5312-5315.

103. Avram L., Cohen Y. Spontaneous formation of hexameric resorcinarene capsule in chloroform solution as detected by diffusion NMR // Journal of the American Chemical Society. - 2002. - Vol. 124, N. 51. - P. 15148-15149.

104. Cohen Y. Diffusion NMR spectroscopy in supramolecular and combinatorial chemistry: an old parameter—new insights / Y. Cohen, L. Avram, L. Frish // Angewandte Chemie International Edition. - 2005. - Vol. 44, N. 4. - P. 520-554.

105. Pastor A., Martinez-Viviente E. NMR spectroscopy in coordination supramolecular chemistry: A unique and powerful methodology // Coordination Chemistry Reviews - 2008. - Vol. 252, N. 21-22. - P. 2314-2345.

106. Fleischer G. NMR-investigation of restricted self-diffusion of oil in rape seeds / G. Fleischer, V. Skirda, A. Werner // European Biophysics Journal. - 2004. - Vol. 19. - P. 25-30.

107. Price W. NMR Studies of Translational Motion: Principles and Applications / W. Price. - New York: Cambridge University Press, 2009. - 393p.

108. Tanner J.E., Stejskal E.O. Restricted self-diffusion of protons in colloidal systems by the pulsed-gradient, spin-echo method // J. Chemical Physics - 1968. - Vol. 49. - P. 1768-1777.

109. Wu Y. Adaptive diffusion flow active contours for image segmentation / Y. Wu, Y. Wang, Y. Jia // Computer Vision and Image Understanding. - 2013. - Vol. 117, N. 10. - P. 1421-1435.

110. Gibbs S.J., Johnson C.S. A PFG NMR experiment for accurate diffusion and flow studies in the presence of eddy currents // Journal of Magnetic Resonance. - 1991. - Vol. 93, N. 2. - P. 395-402.

111. Antalek B. Using pulsed gradient spin echo NMR for chemical mixture analysis: how to obtain optimum results // Concepts Magn Reson. - 2002. - Vol. 14. - P. 225-258.

112. Brand T. Intermolecular interaction as investigated by NOE and diffusion studies / T. Brand, E.J. Cabrita, S. Berger // Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. - 2005. - Vol. 46, N. 4. - P. 159-196.

113. Hayamizu K., Price W.S. A new type of sample tube for reducing convection effects in PGSE-NMR measurements of self-diffusion coefficients of liquid samples // Journal of magnetic resonance. - 2004. - Vol. 167, N. 2. - P. 328-333.

114. On the validity of Stokes-Einstein-Debye relations for rotational diffusion in colloidal suspensions / G.H. Koenderink, H. Zhang, D.G. Aarts et al. // Faraday Discussions. - 2003. - Vol. 123. - P. 335-354.

115. The Stokes-Einstein relation at moderate Schmidt number / F. Balboa Usabiaga, X. Xie, R. Delgado-Buscalioni // The Journal of Chemical Physics. - 2013. - Vol. 139, N. 21. - P. 214113.

116. Liu J. Molecular dynamics study on nanoparticle diffusion in polymer melts: a test of the Stokes- Einstein law / J. Liu, D. Cao, L. Zhang // The Journal of Physical Chemistry C. - 2008. - Vol. 112, N. 17. - P. 6653-6661.

117. Kok C.M., Rudin A. Relationship between the hydrodynamic radius and the radius of gyration of a polymer in solution // Die Makromolekulare Chemie, Rapid Communications. - 1981. - Vol. 2, N. 11. - P. 655-659.

118. Masaro L., Zhu X.X. Physical models of diffusion for polymer solutions, gels and solids // Progress in polymer science. - 1999. - Vol. 24, N. 5. P. 731-775.

119. Padding J.T. Rheology of wormlike micellar fluids from Brownian and molecular dynamics simulations / J.T. Padding, E.S. Boek, W.J. Briels // Journal of Physics: Condensed Matter. - 2005. - Vol. 17, N. 45. - P. S3347-S3353.

120. Shaqfeh E.S.G., Fredrickson G.H. The hydrodynamic stress in a suspension of rods // Physics of Fluids A: Fluid Dynamics. - 1990. - Vol. 2, N. 1. - P. 7-24.

121. Dhont J.K.G., Briels W.J. Gradient and vorticity banding // Rheologica Acta. -2008. - Vol. 47, N. 3. - P. 257-281.

122. Dhont J.K.G., Briels W.J. Viscoelasticity of suspensions of long, rigid rods // Colloids and surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. - 2003. - Vol. 213, N. 2-3. - P. 131-156.

123. Melnikova D.L. Effect of intrinsic disorder and self-association on the translational diffusion of proteins: the case of a-casein // The Journal of Physical Chemistry B. - 2017.

- Vol. 121, N. 14. - P. 2980-2988.

124. Mazo R.M. Brownian motion: fluctuations, dynamics, and applications. / R.M. Mazo. - Berlin: Oxford University Press on Demand, 2002. - 298p.

125. Brown W., Rymden R. Static and dynamical properties of a nonionic surfactant (C12E6) in aqueous solution // Journal of Physical Chemistry. - 1987. - Vol. 91, N. 13.

- P. 3565-3571.

126. Effects of temperature and salt concentration on the structural and dynamical features in aqueous solutions of charged triblock copolymers / A.-L. Kj0niksen, K. Zhu, M.A. Behrens et al. // The Journal of Physical Chemistry B. - 2011. - Vol. 115, N. 10. -P. 2125-2139.

127. Einaga Y. Wormlike micelles of polyoxyethylene alkyl ethers C i E j // Polymer Journal. - 2009. - Vol. 41, N. 3. - P. 157-173.

128. Wassenius H. NMR diffusometry and dynamic light scattering studies of amylopectin: Effect of shearing and heating on the size distribution and diffusion

behaviour / H. Wassenius, J. Lofroth, M. Nyden // Starch-Starke. - 2006. - Vol. 58, №№ 2.

- P. 66-81.

129. Rauch J., Kohler W. Collective and thermal diffusion in dilute, semidilute, and concentrated solutions of polystyrene in toluene // The Journal of Chemical Physics. -2003. - Vol. 119, N. 22. - P. 11977-11988.

130. Self-diffusion of rodlike polymers in isotropic solutions / Z. Bu Z, P.S. Russo, D.L. Tipton et al. // Macromolecules. - 1994. - Vol. 27, N. 23. - P. 6871-6882.

131. Daivis P.J. Dynamic light scattering and pulsed gradient spin-echo NMR measurements of diffusion in polystyrene-poly (vinyl methyl ether)-toluene solutions / P.J. Daivis, D.N. Pinder, P.T. Callaghan // Macromolecules. - 1992. - Vol. 25, N. 1. - P. 170-178.

132. Law S.J., Britton M.M. Sizing of reverse micelles in microemulsions using NMR measurements of diffusion // Langmuir. - 2012. - Vol. 28, N. 32. - P. 11699-11706.

133. Keller K.H. Tracer and mutual diffusion coefficients of proteins / K.H. Keller, E.R. Canales, S.Il. Yum S. // The Journal of Physical Chemistry. - 1971. - Vol. 75, N. 3. - P. 379-387.

134. Everhart C.H., Johnson Jr C.S. The determination of tracer diffusion coefficients for proteins by means of pulsed field gradient NMR with applications to hemoglobin // Journal of Magnetic Resonance. - 1982. - Vol. 48, N. 3. - P. 466-474.

135. Gibbs S.J., Chu A.S., Lightfoot E.N., Root T.W. Ovalbumin diffusion at low ionic strength // The Journal of Physical Chemistry. ACS Publications, - 1991. - Vol. 95, №2 1.

- p. 467-471.

136. Coffman J.L., Lightfoot E.N., Root T.W. Protein diffusion in porous chromatographic media studied by proton and fluorine PFG-NMR // The Journal of Physical Chemistry B. ACS Publications, - 1997. - Vol. 101, № 12. - P. 2218-2223.

137. Hill T.L. An introduction to statistical thermodynamics. Courier Corporation, 1986.

138. Thompson M.P., Kiddy C.A. Genetic polymorphism in caseins of cow's milk. III. Isolation and properties of as1-caseins A, B, and C // Journal of Dairy Science. Elsevier,

- 1964. - Vol. 47, № 6. - P. 626-632.

139. Giera B., Zepeda-Ruiz L.A., Pascall A.J., Weisgraber T.H. Mesoscale particle-based model of electrophoretic deposition // Langmuir. ACS Publications, - 2017. - Vol. 33, № 2. - P. 652-661.

140. Ohshima H. Biophysical chemistry of biointerfaces / H.Ohshima. - New Jersey:John Wiley & Sons, 2011. - 547p.

141. Ohshima H. Theory of colloid and interfacial electric phenomena. / H. Ohshima. -Amsterdam: Elsevier Academic Press, 2006. - 473p.

142. Thermodynamic properties of aqueous. alpha-chymotrypsin solution from membrane osmometry measurements / C.A. Haynes, K. Tamura, H.R. Korfer et al. // The Journal of Physical Chemistry. - 1992. - Vol. 96, N. 2. - P. 905-912.

143. Vilker V.L. The osmotic pressure of concentrated protein solutions: effect of concentration and pH in saline solutions of bovine serum albumin / V.L. Vilker, C.K. Colton, K.A. Smith // Journal of Colloid and Interface Science. - 1981. - Vol. 79, N. 2.

- P. 548-566.

144. Leckband D., Sivasankar S. Forces controlling protein interactions: theory and experiment // Colloids and surfaces B: Biointerfaces. - 1999. - Vol. 14, N. 1-4. - P. 8397.

145. Ohshima H. Electrical phenomena at interfaces and biointerfaces: fundamentals and applications in nano-, bio-, and environmental sciences / H. Oshima. - New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2012. - 850p.

146. Marra J., Israelachvili J. Direct measurements of forces between phosphatidylcholine and phosphatidylethanolamine bilayers in aqueous electrolyte solutions // Biochemistry. - 1985. - Vol. 24, N. 17. - P. 4608-4618.

147. McIntosh T.J. Interactions between charged, uncharged, and zwitterionic bilayers containing phosphatidylglycerol / T.J. McIntosh, A.D. Magid, S.A. Simon S.A // Biophysical Journal. - 1990. - Vol. 57, N. 6. - P. 1187-1197.

148. Colloidal dispersion stability of unilamellar DPPC vesicles in aqueous electrolyte solutions and comparisons to predictions of the DLVO theory / Y. Park Y, R. Huang, D.S. Corti, E.I Franses // Journal of Colloid and Interface Science. - 2010. - Vol. 342, N. 2. -P. 300-310.

149. Adamczyk Z., Weronski P. Application of the DLVO theory for particle deposition problems // Advances in Colloid and Interface Science. - 1999. - Vol. 83, N. 1-3. - P. 137-226.

150. Kozack R.E. Computer modeling of electrostatic steering and orientational effects in antibody-antigen association / R.E. Kozack, M.J. d'Mello, S. Subramaniam // Biophysical Journal. - 1995. - Vol. 68, N. 3. - P. 807-814.

151. Gabler R. Electrical interactions in molecular biophysics: an introduction / R.Gabler. - New York: Academic press Inc., 2012. - 352p.

152. Poisson-Boltzmann analysis of the lambda repressor-operator interaction / M. Zacharias, B.A. Luty, M.E. Davis et al. // Biophysical Journal. - 1992. - Vol. 63, № 5. -P. 1280-1285.

153. Lekkerkerker H.N.W., Dhont J.K.G. On the calculation of the self-diffusion coefficient of interacting Brownian particles // The Journal of Chemical Physics. - 1984. - Vol. 80, N. 11. - P. 5790-5792.

154. Lin Y. The growth and activity of genetically diverse prochlorococcus / Y.Lin. -Durham: Duke University, 2013. - 26p.

155. Ninham B.W. Molecular forces and self assembly: in colloid, nano sciences and biology / B.W. Ninham, P. Nostro. - Cambridge: Cambridge University Press, 2010. -365p.

156. Di Cera E. Serine proteases // IUBMB life. - 2009. - Vol. 61, N. 5. - P. 510-515.

157. Patel S. A critical review on serine protease: key immune manipulator and pathology mediator // Allergologia et immunopathologia. - 2017. - Vol. 45, N. 6. - P. 579-591.

158. Walstra P. On the stability of casein micelles // Journal of Dairy Science. - 1990. - Vol. 73, N. 8. - P. 1965-1979.

159. Disorder in milk proteins: Caseins, intrinsically disordered colloids / M.E. Redwan, B. Xue, A.H. Almehdar et al. / // Current Protein and Peptide Science. - 2015. - Vol. 16, N. 3. - P. 228-242.

160. Holt C., Horne D.S. Its implications for dairy technology // Netherlands Milk & Dairy Journal. - 1996. - Vol. 50. - P. 81-85.

161. Horne D.S. Casein interactions: casting light on the black boxes, the structure in dairy products // International Dairy Journal. - 1998. - Vol. 8, N. 3. - P. 171-177.

162. Weisel J.W., Litvinov R.I. Fibrin formation, structure and properties // Fibrous proteins: structures and mechanisms.- 2017. - P. 405-456.

163. Wasilewska M. Structure of fibrinogen in electrolyte solutions derived from dynamic light scattering (DLS) and viscosity measurements / M. Wasilewska, Z. Adamczyk, B. Jachimska B. // Langmuir. - 2009. - Vol. 25, N. 6. - P. 3698-3704.

164. Tsapikouni T.S. Measurement of interaction forces between fibrinogen coated probes and mica surface with the atomic force microscope: The pH and ionic strength effect / T.S. Tsapikouni, S. Allen, Y.F. Missirlisa // Biointerphases. - 2008. - Vol. 3, N. 1. - P. 1-8.

165. Human fibrinogen monolayers on latex particles: role of ionic strength / A. Bratek-Skicki, P. Zeliszewska, Z. Adamczyk, M. Ciesla // Langmuir. - 2013. - Vol. 29, N. 11. -P. 3700-3710.

166. Blomback B. Fibrinogen and fibrin-proteins with complex roles in hemostasis and thrombosis // Thrombosis research. - 1996. - Vol. 83, N. 1. - P. 1-75.

167. Direct evidence for specific interactions of the fibrinogen aC-domains with the central E region and with each other / R.I. Litvinov, S. Yakovlev, G. Tsurupa et al. // Biochemistry. - 2007. - Vol. 46, N. 31. - P. 9133-9142.

168. Weisel J.W. Fibrinogen and fibrin // Advances in Protein Chemistry. - 2005. - Vol. 70. - P. 247-299.

169. The coagulation factors fibrinogen, thrombin, and factor XII in inflammatory disorders—a systematic review / K. Göbel, S. Eichler, H. Wiendl, T. Chavakis, C. Kleinschnitz, S.G. Meuth // Frontiers in Immunology. - 2018. - Vol. 9. - P. 1731-1746.

170. Single-molecule resolution of interfacial fibrinogen behavior: Effects of oligomer populations and surface chemistry / M. Kastantin, B.B. Langdon, E.L. Chang et al. // Journal of the American Chemical Society.- 2011. - Vol. 133, N. 13. - P. 4975-4983.

171. Contributions of terminal peptides to the associative behavior of as1-casein / E.L. Malin, E.M. Brown, D. Wickham E.D. et al. // Journal of Dairy Science. - 2005. - Vol. 88, N. 7. - P. 2318-2328.

172. Dickinson E. Salt stability of casein emulsions / E. Dickinson, M.G. Semenova, A.S. Antipova // Food Hydrocolloids.- 1998. - Vol. 12, N. 2. - P. 227-235.

173. Momot K.I., Kuchel P.W. PFG NMR diffusion experiments for complex systems // Concepts in Magnetic Resonance Part A: An Educational Journal. - 2006. - Vol. 28, N. 4. - P. 249-269.

174. Catalytic activity, structure and stability of trypsin in an AOT-stabilised water-in-decane microemulsion / E.A. Stupishina, D.A. Faizullin, N.L. Zakharchenko et al. // Mendeleev Communications. - 2001. - Vol. 11, N. 6. - P. 237-239.

175. Structure and catalytic activity of a-chymotrypsin in solutions of gemini surfactants / Y.A. Valiullina, E.A. Ermakova, D.A. Faizullin et al. // Russian Chemical Bulletin. -2014. - Vol. 63, N. 1. - P. 273-279.

176. Mean net charge of intrinsically disordered proteins: experimental determination of protein valence by electrophoretic mobility measurements / A.C. Sotomayor-Perez,

J.C. Karst, D. Ladant et al. // Intrinsically Disordered Protein Analysis. - 2012. - P. 331— 349.

177. Parsegian V.A., Gelbart W.M. Van der Waals forces: a handbook for biologists, chemists, engineers, and physicists // Physics Today. — 2006. — Vol. 59, N. 8. — P. 52.

178. Маклаков А.И. Самодиффузия в растворах и расплавах полимеров. / А.И. Маклаков, В.Д. Скирда, Н.Ф. Фаткуллин. — Казань: Изд-во Казанского университета, 1987 — 224 с.

179. Tsukada H., Blow D.M. Structure of a-chymotrypsin refined at 1.68 A resolution // Journal of molecular biology. — 1985. — Vol. 184, N. 4. — P. 703—711.

180. Casein micelle structure: What can be learned from milk synthesis and structural biology? / Jr H.M. Farrell, E.L. Malin et al. // Current Opinion in Colloid & Interface Science. — 2006. — Vol. 11, N. 2—3. — P. 135—147.

181. Leclerc E., Calmettes P. Structure of P-casein micelles // Physica B: Condensed Matter. — 1997. — Vol. 241. — P. 1141—1143.

182. Secondary structure and colloidal stability of beta-casein in microheterogeneous water-ethanol solutions / D.A. Faizullin, T.A. Konnova, T. Haertle et al. // Food Hydrocolloids. — 2017. — Vol. 63. — P. 349—355.

183. Amyloid fibril formation by bovine milk as2-casein occurs under physiological conditions yet is prevented by its natural counterpart, as1-casein / D.C. Thorn, H. Ecroyd, M. Sunde, S. Poon, J.A. Carver // Biochemistry. — 2008. — Vol. 47, N. 12. — P. 3926— 3936.

184. Де Жен Д. Идеи скейлинга в физике полимеров / Д. де Жен. — Москва: Мир, 1982.

185. Padding J.T. Advanced Courses in Macroscopic Physical Chemistry / Cambridge: University of Cambridge, 2005. — 56p.

186. Perkins S.J. Protein volumes and hydration effects: the calculations of partial specific volumes, neutron scattering matchpoints and 280-nm absorption coefficients for proteins and glycoproteins from amino acid sequences // European Journal of Biochemistry. - 1986. - Vol. 157, N. 1. - P. 169-180.

187. Ferrin T.E. UCSF Chimera—a visualization system for exploratory research and analysis // Journal of computational chemistry. - 2004. - Vol. 25, N. 13. - P. 1605-1612.

188. Enzymes entrapped into reversed micelles in organic solvents: Sedimentation analysis of the protein—aerosol OT-H2O-Octane system / A.V. Levashov, Y.L. Khmelnitsky, N.L. Klyachko et al. // Journal of Colloid and Interface Science. - 1982. -Vol. 88, N. 2. - P. 444-457.

189. Siegel L.M., Monty K.J. Determination of molecular weights and frictional ratios of proteins in impure systems by use of gel filtration and density gradient centrifugation. Application to crude preparations of sulfite and hydroxylamine reductases // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Biophysics Including Photosynthesis. - 1966. - Vol. 112, N. 2. - P. 346-362.

190. Ibrahim B.S. Trypsin activity reduced by an autocatalytically produced nonapeptide / B.S. Ibrahim, N. Shamaladevi, V. Pattabhi // Journal of Biomolecular Structure and Dynamics. - 2004. - Vol. 21, N. 6. - P. 737-744.

191. Crystal structure of the bovine a-chymotrypsin: kunitz inhibitor complex. An example of multiple protein: protein recognition sites / C. Capasso, M. Rizzi, E. Menegatti, P. Ascenzi, M. Bolognesi // Journal of Molecular Recognition: An Interdisciplinary Journal. - 1997. - Vol. 10, N. 1. - P. 26-35.

192. Kusova A.M. Effect of structural disorder on hydrodynamic behavior of alpha-casein according to PFG NMR spectroscopy / A.M. Kusova, A.E. Sitnitsky, Y.F. Zuev // Applied Magnetic Resonance. - 2018. - Vol. 49, N. 5. - P. 499-509.

193. Self-diffusion in solutions of a 20 base pair oligonucleotide: effects of concentration and ionic strength / A. Wilk, J. Gapinski, A. Patkowski et al. // The Journal of Chemical Physics. - 2004. - Vol. 121, N. 21. - P. 10794-10802.

194. Borsali R. Structure and dynamics of polymer and colloidal systems. / R. Borsali, R. Pecora. - Le Houches: Springer Science & Business Media, 2012, - 476p.

195. Rocco M. Hydrodynamic characterization of recombinant human fibrinogen species // Thrombosis research. - 2013. - Vol. 132, N. 1. - P. e48-e53.

196. Chenot C. First evidence of the cysteine and glutathione conjugates of 3-sulfanylpentan-1-ol in hop (Humulus lupulus L.) / C. Chenot, R. Robiette, S. Collin S. // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2019. - Vol. 67, N. 14. - P. 4002-4010.

Список авторских публикаций по теме диссертации

Статьи в рецензируемых научных изданиях, индексируемые базами Scopus, Web of Science:

1. Kusova, A.M. The Role of pH and Ionic Strength in the Attraction-Repulsion Balance of Fibrinogen Interactions / A.M. Kusova, A.E. Sitnitsky, Yu.F. Zuev // Langmuir. - 2021, Vol. 37, N. 34. - P. 10394-10401.

2. Kusova, A.M. Impact of intermolecular attraction and repulsion on molecular diffusion and virial coefficients of spheroidal and rod-shaped proteins. / A.M. Kusova, A.E. Sitnitsky, Yu.F. Zuev //Journal of Molecular Liquids. - 2021, Vol. 323. - P. 114927 - 114934.

3. Kusova, A.M. Protein Translational Diffusion and Intermolecular Interactions of Globular and Intrinsically Unstructured Proteins. / A.M. Kusova, A.E. Sitnitsky, D.A. Faizullin, Yu.F. Zuev // Journal of Physical Chemistry A. - 2019, Vol. 123. - P. 10190-10196.

4. Kusova, A.M. The Effect of Shape and Concentration on Translational Diffusion of Proteins Measured by PFG NMR / A.M. Kusova, A.E. Sitnitsky, B.Z. Idiyatullin, D.R. Bakirova, Yu.F. Zuev // Applied Magnetic Resonance. - 2018, Vol. 49. - P. 35-51.

5. Kusova, A.M. Effect of structural disorder on hydrodynamic behavior of alpha-casein according to PFG NMR spectroscopy / A.M. Kusova, A.E. Sitnitsky, Y.F. Zuev // Applied Magnetic Resonance. - 2018. - Vol. 49, N. 5. - P. 499-509.

РИНЦ:

1. Кусова, А.М. Закономерности гидродинамического поведения белков в концентрированных растворах по данным ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля. / А.М. Кусова, А.Э. Ситницкий, Ю.Ф. Зуев // Ученые Записки Физического Факультета Московского Университета. - 2018. - Т. 4. - С. 1840302, 1-8.

2. Kusova, A.M. Protein intermolecular interactions according to the translational diffusion by PFG NMR and DLS. / A.M. Kusova, A.E. Sitnitsky, Yu.F. Zuev // Proceedings of 18 International School-Conference «Magnetic resonance and its applications, Spinus» - Saint-Peterburg, 2021. - P. 132-134.

3. Кусова, А.М. Белок-белковые взаимодействия по данным трансляционной диффузии. / А.М. Кусова, А.Э. Ситницкий, Ю.Ф. Зуев // Материалы XV международной научно-технической конференции - Актуальные вопросы биологической физики и химии «БФФХ-2020» - 2020. - Т. 5, №1. - С. 8184.

4. Кусова, А. М. Трансляционная диффузия белков в высоконцентрированных средах. / А.М. Кусова, А.Э. Ситницкий, Б.З. Идиятуллин, Д.Р. Бакирова, Ю.Ф. Зуев, Ю.Ф // Материалы XII международной научно-технической конференции - Актуальные вопросы биологической физики и химии «БФФХ-2017» - Севастополь, 2017. - С. 317-320.

Тезисы докладов на научных конференциях индексируемые базами Scopus, Web of Science, РИНЦ:

1. Зуев, Ю.Ф. Специфика ЯМР и динамического рассеяния света при изучении диффузионного поведения альбумина в присутствии низкомолекулярных лигандов. / Ю.Ф. Зуев, А.Э Ситницкий, А.М. Кусова // Материалы XVI международной научно-технической конференции - Актуальные вопросы биологической физики и химии «БФФХ-2021» - Севастополь, 2021. - С. 34.

2. Kusova A.M., Sitnitsky A.E., Zuev Yu.F., NMR and DLS Study of Intermolecular Interactions of the Blood Plasma Fibrinogen. The pH and Ionic Strength Effects on the Prelude of Fibrin Clotting // Abstracts of the international conference «Modern Development of Magnetic Resonance». Kazan, 2020. -p. 118.

3. Iskhakova A.K., Kusova A.M., Sitnitsky A.E., Zuev Yu.F., Inter-Protein Molecular Interactions in solutions of Human Serum Albumin, studied by NMR-Diffusometry and Dynamic Light Scattering // Abstracts of the international

conference «Modern Development of Magnetic Resonance». - Kazan, 2020. -p. 154.

4. Исхакова А.К., Кусова А.М., Ситницкий А.Е., Зуев Ю.Ф. Оценка межмолекулярных взаимодействий альбумина по данным трансляционной диффузии и модели «пористой» частицы // Сборник тезисов докладов II школы-конференции для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы».

- Казань, 2020. -С. 77.

5. Кусова А.М., Ситницкий А.Э., Зуев Ю.Ф. Межмолекулярные взаимодействия а-казеина в разбавленных и концентрированных водных растворах по данным диффузионных методов // Сборник тезисов XXXI Зимней молодежной научной школы «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии». - Москва, 2019. - С. 86.

6. Кусова А.М., Ситницкий А.Э., Зуев Ю.Ф. Комплексный подход для изучения межбелковых взаимодействий в растворах неструктурированных и жестких глобулярных белков // ActaNaturae (русскоязычная версия) Научные труды II Объединенного научного форума. Сочи - Дагомыс, 2019. - C. 122.

7. Kusova A.M., Sitnitsky A.E., Zuev Yu. F. Complex approach to study proteinprotein interactions using translational diffusion // Сборник тезисов докладов школы-конференции для молодых ученых «Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы».

- Казань, 2019. - С. 22.

8. Kusova A. M., Sitnitsky A. E., Zuev Yu. Protein-protein interactions according to protein translational diffusion // Abstracts of the international conference «Magnetic Resonance - Current State and Future Perspectives» and satellite XXI International Youth Scientific School «Actual problems of magnetic resonance and its application». Kazan, 2019. - p. 187.

9. Kusova A.M., Sitnitsky A.E., Zuev Yu.F. Self-association of disordered alpha-casein according to PFG NMR spectroscopy // International conference «Modern development of magnetic resonance». Kazan, 2018. - p.160.

10.Кусова A-М. Закономерности гидродинамического поведения белков в водных растворах по данным ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля // Сборник тезисов докладов международного научного форума «Ломоносов-2018». Москва, 2018. - С. 203-205.

11.Кусова А.М., Ситницкий А.Э., Идиятуллин Б.З., Бакирова Д.Р., Зуев Ю.Ф., Влияние формы и микроокружения на трансляционную подвижность белков// Acta Naturae (спецвыпуск). -Москва, 2017. -С.114.

12.Kusova A.M., Sitnitsky A.E., Idiyatullin B. Z., Bakirova D.R., Zuev Уг.Б. Protein translational diffusion under crowding conditions // Abstracts of the international conference «Modern development of magnetic resonance». Kazan, 2017. - P.148.

Приложение 1.

Рисунок П1. - 2Б БОБУ спектр трипсина Тг (С=72 мг/мл; при Т=303 К).

Рисунок П2. - 2Б БОБУ спектр химотрипсина СИТг (С=72 мг/мл; при Т=303 К).

Рисунок П3. - 2Б БОБУ спектр а-казеина а-СК (С=75 мг/мл; при Т=303 К).

Рисунок П4. - 2Б БОБУ спектр фибриногена (С=43,8 мг/мл; при Т=303 К).

Приложение 2

В приложении приводится программный код (Wolfram Mathematica 8) для расчета второго вириального коэффициента и потенциалов межмолекулярного взаимодействия белков сфероидальной формы (индивидуальные характеристики белковой молекулы приведены на примере химотрипсина).

temperature in Kelvin degree*)

=Boltzmann constant *)

=Hamaker's constant *)

=Debye screening wave vector k (

T=303;

kB=1.38*10A(-16); kBT=kB*T;

kBTSI=1.38*10A(-23)*T;

H=1.0*kBT;

(*

kA(-1) Debye screening length ) *)

k=1/3.04*10A(7); kSI=1/3.04*10A(9);

absolute permittivity *)

epsr=78.4; eps=78.4 ;

epsSI=4*Pi*epsr*8.854*10A(-12);

(*====================================protein diameter *)

d2=6.14*10A(-7); d2SI=6.14*10A(-9); aradius=d2SI/2;

(*====================================mean ionic salt diameter *)

d3=5.0*10A(-8); d23=(d2+d3)/2; d3SI=5.0*10A(-10); d23SI=(d2SI+d3SI)/2;

(*====================================electron charge *)

e=4.8*10A(-10); eSI=1.6*10A(-19);

(*=================================== net protein charge*)

z2=-7.0;

(*================================= protein dipole moment in Debye (SGS

unit for dipole moment ) *)

cc=1;

mu=cc*500*10A(-30);

(*===============

epss=5;

(*===============

protein*)

a=3.*10A(-8); aSI=3.*10A(-10);

(*===============

ro3=33.0*10A(21);

(*===============

(* NA=6*10A(23); *) (* NA=1; *) NA=6*10A(23);

(*===============

x=r/d2

permittivity at protein surface *) layer of water bound to the

ion number density cmA(-3)*)

Avogadro number molA(-1) *)

dimensionless distance =*)

(*=================================== dispersion potential *)

WdispR[x_]:=-HSI/6*(2*aradiusA2/((x*d2SI)A2-4*aradiusA2)+2*aradiusA2/(x*d2SI)A2+Log[1-4*aradiusA2/(x*d2SI)A2]);

(*

screened charge-charge repulsion *)

Vsphere=4/3 *Pi*aradiusA3 ; Zpov=1;

Npov=0.14*10A26; ro=Npov*Zpov*eSI-z2 * eSI/Vsphere; epsreps0F=1/(4*Pi*9*10A9);

WccR[x_]:=Pi*aradiusA2*roA2/(epsr*epsreps0F*kSIA4)*Exp[-(x*d2SI-

2*aradius)*kSI]/(x*d2SI)*(1+Exp[-2*aradius*kSI]-(1-Exp[-

2*aradius*kSI])/(aradius*kSI))A2;

(*================================= dipole-dipole interaction *)

WmumuSI[x_] : =-

9/2*muSIA4/(epsA2*kBTSI*(x*d2SI)A6)*((2+2*kSI*x*d2SI+(kSI*x*d2SI)A2)A2+2*(1 +kSI*x*d2SI)A2)*Exp[-2*kSI*d2SI*(x-

1)]/(2+kSI*d2SI+(kSI*d2SI/2)A2+(1+kSI*d2SI/2)*epss/epsr)A4;*) Wmumu[x_]:=-

9/2*muA4/(epsA2*kBT*(x*d2)A6)*((2+2*k*x*d2+(k*x*d2)A2)A2+2*(1+k*x*d2)A2)*E xp[-2*k*d2*(x-1)]/(2+k*d2+(k*d2/2)A2+(1+k*d2/2)*epss/epsr)A4;

(*=================================== osmotic-attraction potential of mean

force *)

WOA[x_]:=HeavisideTheta[d2*(x-1)]*(1-HeavisideTheta[d2*(x-1)])*(-4/3)*Pi*d23A3*ro3*kBT*(1-3*x*d2/(4*d23)+(x*d2)A3/(16*d23A3));

b=(d2SI+aSI)/(d2SI);

(*==============

second virial coefficient *)

A2SI=(2.Q*Pi*(d2SI^3)/3.Q-NA/2*4*Pi*(d2SI^3*(NIntegrate^2*(Exp[-

1/(kBT)*(Wqalpha[x]+Wmualpha[x]+Wqmu[x]+Wmumu[x]+WOA[x]+Wdqdq[x])-

1/(kBTSI)*(WccR[x]+WdispR[x])]-1),{x,b,3QQ}])

A2SImolar=((2.Q*Pi*(d2SI)л3)/3.Q-NA/2*4*Pi*(d2SI)л3*(NIntegrate[xЛ2*(Exp[-

1/(kBT)*(Wqalpha[x]+Wmualpha[x]+Wqmu[x]+Wmumu[x]+WOA[x]+Wdqdq[x])-

1/(kBTSI)*(WccR[x]+WdispR[x])]-1),{x,b,3QQ}]))/(25Л2)