Исследование локальной атомной структуры окружения ионов цинка различной концентрации при их взаимодействии с ленгмюровским монослоем арахиновой кислоты
Аннотация
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
Литература
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
Copyright (c) 2023 Конденсированные среды и межфазные границы
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
