Общая формулировка научной проблемы и ее актуальность. Биологические мембраны являются оболочками клеток, выполняющими функцию барьера для содержащихся в них веществ. С другой стороны, через мембраны из окружающей среды осуществляется транспорт необходимых для клеток веществ. Этот транспорт происходит через разнообразные вмонтированные в мембрану каналы белковой природы. Изучение структуры и функционирования этих каналов привлекает сейчас огромное внимание.

Конкретная решаемая в работе задача и ее значение. Работа посвящена определению локализации и конформации мембран-модифицирующего пептида-антибиотика грибкового происхождения Trichogin GA IV в фосфолипидной мембране DPPC. Эта система часто используется как модельная для изучения транспорта веществ через мембраны. Однако точных данных о расположении и конформации пептида в мембране до настоящего исследования не имелось. Задача о локализации решается на основе найденного в работе профиля проникновения воды внутрь мембраны. Нахождение этого профиля представляет также самостоятельный теоретический интерес.

Используемый подход, его новизна и оригинальность. Используются окруженные тяжелой водой мембраны с селективно-мечеными липидами и пептидами. Эффекты модуляции в электронном спиновом эхо позволяют судить о наличии или отсутствии вблизи спиновых меток ядер дейтерия. Такой подход для изучения задач локализации пептидов применен впервые. Для изучения агрегации пептидов и их конформации в мембране впервые применен метод импульсного двойного электрон-электронного резонанса (PELDOR). Для изучения агрегации использовались однократно меченые пептиды, а для изучения конформации – дважды меченые.

Полученные результаты и их значимость. Определен профиль проникновения воды внутрь мембран при наличии и отсутствии холестерина в них [1]. Показано, что вблизи 8-го положения углеродного атома вдоль алкильной цепи при наличии холестерина и вблизи 11-го положения при его отсутствии профиль проникновения воды резко обрывается. Полученные данные использованы при изучении локализации пептида Trichogin GA IV внутри мембраны [2]. Обнаружено, что при малых концентрациях пептида он располагается параллельно плоскости мембраны, причем 4-е меченое его положение по глубине близко к 10-му меченому положению липида. При малых концентрациях не наблюдается агрегации пептидов [3]. При больших концентрациях (1 пептид на 20 липидов) ориентация пептидов меняется, и они агрегируются в пары молекул с расстоянием в паре около 2 нм [2]. Установлено также, что пептиды в мембране могут иметь разные конформации, причем около 60 % пептидов имеет конформацию альфа-спирали [3].

Уровень полученных результатов в сравнении с мировым. Результаты опубликованы в высокорейтинговых журналах. Докладывались на 2-м Сендай-Берлинском семинаре по ЭПР (Сендай, Япония, 2004, предварительные результаты), на международной конференции APES’06 (Новосибирск, 2006). Пленарные лекции на 39^th Annual International Meeting Electron Spin Resonance Group of the Royal Society of Chemistry, UK, на симпозиуме “Современная химическая физика” (Туапсе, 2006) и “Modern Chemical Physics” (Казань, 2006). Работа поддержана грантами РФФИ и РФФИ-Нидерланды.
 
 

Список прилагаемых статей.
 
 

D.A. Erilov , R. Bartucci, R. Guzzi, A.A. Shubin , A.G. Maryasov, D. Marsh , S.A. Dzuba, L. Sportelli, Water concentration profiles in membranes measured by ESEEM of spin-labeled lipids, J. Phys. Chem. B, 109, 12003-12013, (2005).

E.S. Salnikov, D.A. Erilov, A.D. Milov, Yu.D. Tsvetkov, C. Peggion, F. Formaggio, C. Toniolo, J. Raap, S.A. Dzuba, Location and aggregation of the spin-labeled peptide trichogin GA IV in a phospholipid membrane as revealed by pulsed EPR, Biophys. J., 91, 1532-1540 (2006).

Milov A.D., Erilov D.FA, Salnikov E.S.,Tsvetkov Yu.D., Formaggio F.,Toniolo C., and Raap J. Structure and spatial distribution of the spin- labelled lipopeptide trichogin GA IV in a phospholipid membrane studied by pulsed electron-electron double resonance (PELDOR), Phys. Chem. Chem. Phys. 7, 1794-1799, (2005).