Самодиффузия водорастворимых производных фуллеренов в

Процессы молекулярного обмена в эритроцитах по данным ЯМР ИГМП
Авилова Ирина Алексеевна, Солдатова Ю.В., Хакина Е.А
Процессы
молекулярного
обмена
в
биологических
системах
являются
основными процессами всех форм жизни. Актуальным является исследование
молекулярного обмена в эритроцитах, так как они составляют 90% в клеточной
фракции и являются переносчиками кислорода. Диффузия воды и функциональных
веществ через мембраны эритроцитов имеет принципиальное биологическое значение.
Изучение латеральной диффузии (т.е. движения молекул липидов, образующих
мембрану клетки по ее поверхности) дает более полное представление о состоянии
клеточной стенки эритроцитов.
В предлагаемой работе методом ЯМР с импульсным градиентом магнитного
поля (ЯМР ИГМП) в эритроцитах крови мыши изучены процессы водного обмена и
латеральной диффузии. Подобраны водорастворимые производные фуллеренов (ВПФ),
обладающие
потенциальной
биологической
активностью,
для
изучения
их
взаимодействия с эритроцитами. Для ВПФ изучено их поведение в водных растворах, а
также оценена их способность включаться в мембраны эритроцитов. Выбор метода
обусловлен его высокой чувствительностью к молекулярным перемещениям и
неразрушающим воздействием на клетку.
Исследование водного обмена в эритроцитах крови мыши позволило определить
проницаемость клеточной мембраны Р = 0.3·10-5 м/с для молекул воды и оценить
размер клетки а = 2.1 мкм. При исследовании латеральной диффузии получены
значения коэффициентов латеральной диффузии DL = 7∙10-12 м2/с, оценен размер
ограничения диффузии молекулы липида по поверхности мембраны а = 1.4 мкм.
Для изучения взаимодействия молекул ВПФ с мембранами эритроцитов
выбраны соединения, образующие стабильные ассоциаты в водных растворах. Водные
растворы используемых соединений вводили в суспензии эритроцитов и проводили
измерения. В спектрах 1Н полученных систем выделены компоненты, принадлежащие
молекулам воды, липидов и ВПФ. Для молекул ВПФ в суспензии эритроцитов
получены значения коэффициентов самодиффузии (DF1 = 8.5·10-12 м2/с, DF2 = 6·10-12
м2/с, DF1 = 5·10-12 м2/с), величины которых позволяют сделать вывод о том, что
молекулы данных соединений проникают в липидный бислой мембраны. Определена
относительная доля молекул ВПФ в мембранах эритроцитов по сравнению с их
содержанием в суспензии клеток.
Основные результаты работы опубликованы в статьях:
1. И.А. Авилова, С.Г. Васильев, Л.В. Римарева, Е.М. Серба, Л.Д. Волкова, В.И.
Волков Водный обмен в клетках дрожжей Saccharomyces cerevisiae pac Y-3137 и Y-3327
по данным ЯМР с импульсным градиентом магнитного поля // Журнал физической
химии, 2015, 89, 4, 708-712.
2. Irina A. Avilova, Anastasiya V. Smolina, Alexander I. Kotelnikov, Raisa A.
Kotelnikova, Valentin V. Loskutov and Vitaly I. Volkov. Self-diffusion of water and blood
lipids in mouse erythrocytes. Applied Magnetic Resonance (in press DOI 10.1007/s00723015-0759-z) Published online 6 January 2016.
3. Irina A. Avilova, Alexander V. Chernyak, Alexander V. Zhilenkov, Pavel A.
Troshin and Vitaly I. Volkov The self-organization of water soluble fullerene derivatives
studied by pulsed field gradient NMR Mendeleev Communications (in press DOI:
10.1016/j.mencom.2016.03.___)