Исследование локальной атомной структуры окружения ионов цинка различной концентрации при их взаимодействии с ленгмюровским монослоем арахиновой кислоты
DOI:
https://doi.org/10.17308/kcmf.2023.25/11260Ключевые слова:
арахиновая кислота, рентгеновская спектроскопия поглощения, полное внешнее отражение, липидный слой, Ленгмюровская ванна, субфаза, тонкие пленкиАннотация
Жизненно важные клеточные процессы зависят от контролируемого транспорта ионов металлов через биологические мембраны. Биологическая мембрана является сложной системой, состоящей из липидов и белков, поэтому для ее моделирования используют упрощенные системы, в частности – мономолекулярные слои.
В представленной работе впервые было проведено исследование взаимодействия ионов цинка из водной субфазы с ленгмюровским монослоем арахиновой кислоты методом рентгеновской спектроскопии поглощения в геометрии полного внешнего отражения. Рассмотрено влияние концентрации раствора ZnCl2 водной субфазы на изменение локального окружения ионов цинка при взаимодействии с липидным монослоем сразу после его формирования.
На основе теоретического анализа экспериментальных спектров XANES показано, что одним из способов взаимодействия молекул арахиновой кислоты с ионами цинка, сразу после формирования монослоя, является внутримолекулярное взаимодействие с образованием сподиевых (донорно-акцепторных) связей между катионом цинка и группой ОН карбоксильной группы арахиновой кислоты
Скачивания
Библиографические ссылки
Watson H. Biological membranes. Essays in Biochemistry. 2015;59: 43–69. https://doi.org/10.1042/bse0590043
Mukhomedzyanova S., Pivovarov Y., Bogdanova O., Dmitrieva L., Shulunov A. The lipids of biological membranes (Literature review). Acta Biomedica Scientifica. 2017;2(5(1)): 43–49. https://doi.org/10.12737/article_59e8bcd3d6fcb1.49315019
Wiśniewska-Becker A., Gruszecki W. I. 2 – Biomembrane models. In: Drug – biomembrane interaction studies. Woodhead Publishing. 2013: 47–59. https://doi.org/10.1533/9781908818348.47
Sandstead H. H. Handbook on the Toxicology of Metals, 4th ed. Elsevier. 2014: 1369–1386.
Pipan-Tkalec Z., Drobne D., Jemec A., Romih T., Zidar P., Bele M. Zinc bioaccumulation in a terrestrial invertebrate fed a diet treated with particulate ZnO or ZnCl2 solution. Toxicology. 2010;269(2-3): 198–203. https://doi.org/10.1016/j.tox.2009.08.004
Li S., Du L., Wei Z., Wang W. Aqueous-phase aerosols on the air-water interface: Response of fatty acid Langmuir monolayers to atmospheric inorganic ions. Science of the Total Environment. 2017;580: 1155–1161. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv. 2016.12.072
Bokhoven J. A., Lamberti C. (eds.). X-Ray absorption and X-Ray emission spectroscopy: Theory and Applications. John Wiley & Sons. 2016. https://doi.org/10.1002/9781118844243
Shmatko V. A., Mysoedova T. N., Mikhailova T. A., Yalovega G. E. Features of the electronic structure and chemical bonds of polyaniline-based composites obtained by acid-free synthesis. Condensed Matter and Interphases. 2019;4(4): 567–578. https://doi.org/10.17308/kcmf.2019.21/2367
Konovalov O. V., Novikova N. N., Kovalchuk M. V., … Yakunin S. N. XANES measurements for studies of adsorbed protein layers at liquid interfaces. Materials. 2020;13(20): 4635. https://doi.org/10.3390/ma13204635
Novikova N. N., Yakunin S. N., Koval’chuk M. V., … Topunov A. F. Possibilities of X-ray absorption spectroscopy in the total external reflection geometry for studying protein films on liquids. Crystallography Reports. 2019;64(6): 952–957. https://doi.org/10.1134/S1063774519060130
Joly Y. X-ray absorption near-edge structure calculations beyond the muffin-tin approximation. Physical Review. 2001;63: 125120. https://doi.org/10.1103/physrevb.63.125120
Sujak A., Gagos M., Serra M. D., Gruszecki W. I. Organization of two-component monomolecular layers formed with dipalmitoylphosphatidylcholine and the carotenoid pigment, canthaxanthin. Molecular Membrane Biology. 2007;24(5-6): 431–41. https://doi.org/10.1080/09687860701243899
Hereć M., Gagoś M., Kulma M., Kwiatkowska K., Sobota A., Gruszecki W. I. Secondary structure and orientation of the pore-forming toxin lysenin in a sphingomyelin-containing membrane. Biochim Biophys Acta. 2008;1778(4): 872-9. https://doi.org/10.1016/j.bbamem.2007.12.004
Alloteau F., Valbi V., Majérus O., Biron I., Lehuede P., Caurant D., Seyeux A. Study of a surface treatment based on zinc salts to protect glasses from atmospheric alteration: Mechanisms and application to ancient glass objects in museum. In: Glass Atmospheric Alteration: Cultural Heritage, Industrial and Nuclear Glasses. Paris (France): Hermann edition, 2019. pp. 192–202.
Silber H. B., Simon D., Gaizer F. Octahedral-tetrahedral geometry changes for zinc(II) in the presence of chloride ions. Inorganic Chemistry. 1984;23(18): 2844–2848. https://doi.org/10.1021/ic00186a026
Parchment O. G., Vincent M. A., Hillier I. H. Speciation in aqueous zinc chloride. An ab initio hybrid microsolvation/continuum approach. The Journal of Physical Chemistry A. 1996;100(23): 9689–9693. https://doi.org/10.1021/jp960123z
Karmakar M., Frontera A., Chattopadhyay S., Mooibroek T., Bauzá A. Intramolecular spodium bonds in Zn(II) complexes: insights from theory and experiment. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(19): 7091. https://doi.org/10.3390/ijms21197091
Kremennaya M. A., Lysenko V. Y., Novikova N. N., Yakunin S. N., Rogachev A. V., Yalovega G. E. X-ray spectral diagnostics of the local environment of zinc in the arachidic acid layers. Journal of Physics: Conference Series. 2021;2103: 012171. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2103/1/012171
