1Лейденский университет, Нидерланды
2ИНХ СО РАН
3ИАЭ СО РАН
4ИФП СО РАН1. Общая формулировка научной проблемы и ее актуальность.
Динамика молекул в биологических системах в значительной степени определяет их функции. Известно, что в районе температуры 200 К в этих системах наблюдается динамический переход - резкое возрастание доли ангармонического (стохастического) движения атомов при повышении температуры. Известно также, что этот переход непосредственно связан с появлением функциональной активности биосистем. Аналогичное явление наблюдается также в молекулярных неупорядоченных средах. Динамический переход был обнаружен и исследуется методами рассеяния нейтронов и Мессбауровского рассеяния. Однако данные только этих методов не позволяют сделать вывод о молекулярном механизме перехода.
2. Конкретная решаемая в работе задача и ее значение.
Ставится задача развития других, помимо рассеяния нейтронов и эффекта Мессбауэра, методов изучения динамического перехода.
3. Используемые подходы, новизна и оригинальность.
Предлагается применение новых методов: импульсного ЭПР спиновых зондов, спиновой релаксации зондов в виде фотовозбужденных триплетных фуллеренов, Рамановского рассеяния на валентных С-Н2 колебаниях липидов (для биологических мембран).
4. Полученные результаты и их значимость.
Показано, что динамический переход сопровождается появлением стохастических либраций спиновых зондов, резким ускорением спиновой релаксации фотовозбужденных триплетных фуллеренов, изменением интенсивности и ширины линий антисимметричных валентных С-Н2 колебаний липидов в мембранах. Все эти факты позволяют делать выводы о механизме движения: о либрационном его типе, о кооперативном характере для участвующих в нем молекул, о гетерогенности перехода в биологических мембранах, о значимости для направления переноса электрона в фотосинтезирующих реакционных центрах и др.
5. Уровень полученных результатов в сравнении с мировым.
. Статьи опубликованы в высокорейтинговых журналах, посвящены актуальной теме, активно обсуждаемой сейчас в литературе.
6. Вклад авторского коллектива.
В Лейдене проводились исследования фотосинтезирующих реакционных центров, из ИНХ СО РАН мы получили фуллерены, в ИАЭ СО РАН проводились исследования Рамановского рассеяния, из ИФП СО РАН мы получили пленки Лэнгмюр-Блоджетт (использовались в качестве репера в исследованиях по Рамановскому рассеянию).
Список прилагаемых статей.
- S.A. Dzuba, E.P. Kirilina, E.S. Salnikov, On the possible manifestation of harmonic-anharmonic dynamical transition in glassy media in electron paramagnetic resonance of nitroxide spin probes, J. Chem. Phys., 2006, 125, 054502.
- S.A. Dzuba, E.S. Salnikov, L.V. Kulik, CW EPR, echo-detected EPR, and field-step ELDOR study of molecular motions of nitroxides in o-terphenyl glass: dynamical transition, dynamical heterogeneity and β relaxation, Appl. Magn. Reson., 30, 637-650 (2006).
- I.V. Borovykh, P.Gast, S.A. Dzuba, The dynamical transition in proteins of bacterial photosynthetic reaction centers observed by echo-detected EPR of specific spin labels, Appl. Magn. Reson. 31, 159-166 (2007).
- C.А. Дзюба, Метод спиновых меток и зондов с использованием импульсной ЭПР-спектроскопии, Успехи химии, 76, 752 (2007).
- M.N. Uvarov, L.V. Kulik, M.A. Bizin, V.N. Ivanova, R.B. Zaripov, S.A. Dzuba, Anisotropic pseudorotation of the photoexcited triplet state of fullerene C60 in molecular glasses studied by pulse EPR, J. Phys. Chem., A, 2008, 112, 2519-2525.
- N.V. Surovtsev, E.S. Salnikov, V.K. Malinovsky, L.L. Sveshnikova, S.A. Dzuba, On the low-temperature onset of molecular flexibility in lipid bilayers seen by Raman scattering, J. Phys. Chem. B, 2008, 112, 12361-12365.
- N.P. Isaev and S.A. Dzuba , Fast Stochastic Librations and Slow Rotations of Spin Labeled Stearic Acids in a Model Phospholipid Bilayer at Cryogenic Temperatures, J. Phys. Chem. B, 2008, 112, 13285-13291.