Исследование влияния рентгеновского излучения на структурные характеристики белка бычьего сывороточного альбумина с использованием жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Разработан и опробован способ оценки изменений структурных характеристик белка бычьего сывороточного альбумина (БСА) в водном растворе в результате воздействия ионизирующего излучения. Способ состоит в идентификации уникальных пептидов доменных структур белка, а также установлении модификаций аминокислотной последовательности с использованием жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения. Раствор БСА облучали рентгеновским излучением с напряжением на трубке 80 кВ и средним значением тока 1 мА, мощность дозы составляла 2 Гр/с. Поглощенную дозу в объеме образца оценивали ферросульфатным методом дозиметрии. Водный раствора БСА облучали в дозах 0.1, 0.5, 1, 2, 4 и 8 кГр, после чего количественно оценивали содержание белковых молекул в растворе и анализировали структурную целостность нативной формы белка, а также устанавливали модификации аминокислот в последовательности БСА в результате действия излучения. Для более углубленного анализа проводили восстановление дисульфидных связей цистеин-цистеин БСА с последующим алкилированием образующихся тиольных остатков амидом бромуксусной кислоты. Ферментативный гидролиз БСА проводили с добавлением раствора трипсина. Полученные образцы анализировали методом жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения с тандемным масс-спектрометрическим детектированием высокого разрешения. Далее оценивали изменение количества неповрежденных молекул белка методом определения уникальных пептидов, соответствующих каждому из трех доменов, из которых состоит аминокислотная последовательность БСА. С учетом оптимизации условий детектирования трех доменов как маркеров активной формы БСА рассчитывали предел обнаружения каждого пептида. Разработанный подход позволил установить изменение естественной конформации белка бычьего сывороточного альбумина (его денатурацию) в водных пробах в результате воздействия ионизирующего излучения в дозах 4–8 кГр при средней мощности 2 Гр/с.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Браун

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

Автор, ответственный за переписку.
Email: igorrodin@yandex.ru
Россия, Москва

У. А. Близнюк

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет; Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына

Email: igorrodin@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

П. Ю. Борщеговская

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет; Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына

Email: igorrodin@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

В. С. Ипатова

Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына

Email: igorrodin@yandex.ru
Россия, Москва

А. П. Черняев

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, физический факультет; Научно-исследовательский институт ядерной физики им. Д.В. Скобельцына

Email: igorrodin@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

И. А. Ананьева

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

Email: igorrodin@yandex.ru
Россия, Москва

И. А. Родин

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет; Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Email: igorrodin@yandex.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Черняев А.П. Радиационные технологии. Наука. Народное хозяйство. Медицина. М.: Издательство Московского университета, 2019. С. 231.
  2. Черняев А.П., Колыванова М.А., Борщеговская П.Ю. Радиационные технологии в медицине. Часть 1. Медицинские ускорители // Вестн. Моск. ун-та. Серия 3: Физика, астрономия. 2015. № 6. С. 28. (Chernyaev A.P., Kolyvanova M.A., Borshchegovskaya P.Yu. Radiation technology in medicine. Рart 1. medicine accelerators // Moscow Univ. Phys. Bull. 2015. V. 70. № 6. Р. 457.)
  3. ISO 11137-3-2006 Sterilization of health care products Radiation Part 3: Guidance on dosimetric aspects. Стерилизация медицинской продукции. Облучение. Часть 3. Руководство по вопросам дозиметрии.
  4. ISO 14470-2011 Food irradiation – Requirements for the development, validation and routine control of the process of irradiation using ionizing radiation for the treatment of food. Радиационная обработка пищевых продуктов. Требования к разработке, валидации и повседневному контролю процесса облучения пищевых продуктов ионизирующим излучением.
  5. Zhang Rong Ke, Lyu Jia Hua, Li Tao. Effects of radiation on protein // J. Nutr. Oncol. 2020. V. 5. № 3. P. 116. https://doi.org/10.34175/jno202003002
  6. Пузан Н.Д., Чешик И.А. Молекулярные механизмы действия ионизирующего излучения. Влияние облучения на белок (обзор литературы) // Медико-биологические проблемы жизнедеятельности. 2023. № 1. С. 14. (Puzan N.D., Cheshik I.A. Molecular mechanisms of effects of ionizing radiation action. Irradiation effect on protein (literary review) // Medical and Biological Problems of Life Activity. 2023. № 1. P. 14 (in Russ.)) https://doi.org/10.58708/2074-2088.2023-1(29)-14-26
  7. Тимакова Р.Т. Влияние ионизирующего излучения на биологическую ценность белков говядины // Пищевая промышленность. 2020. № 5. C. 12.
  8. Rozhko T.V., Nemtseva E.V., Gardt M.V., Raikov A.V., Lisitsa A.E., Badun G.A., Kudryasheva N.S. Enzymatic responses to low-intensity radiation of tritium // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 22. P. 1. Article 8464. https://doi.org/10.3390/ijms21228464
  9. Adibian M., Mami Y. Effect of electron-beam irradiation on enzyme activities in Agaricus brunnescens // J. Pure Appl. Microbiol. 2018. V. 12. № 3. P. 1435. https://doi.org/10.22207/JPaM.12.3.46
  10. Павлов А.Н., Чиж Т.В., Снегирев А.С., Санжарова Н.И., Черняев А.П., Борщеговская П.Ю. и др. Технологический процесс радиационной обработки пищевой продукции и дозиметрическое обеспечение // Радиационная гигиена. 2020. Т. 13. № 4. С. 40. https://doi.org/10.21514/1998-426X-2020-13-4-40-50
  11. Giroux M., Lacroix M. Nutritional adequacy of irradiated meat – A review // Food Res. Int. 1998. V. 31. № 4. С. 257.
  12. Дриль А.А., Рождественская Л.Н. Повышение биологической ценности белка и увеличение сроков хранения полуфабриката из вешенки обыкновенной методом электронной стерилизации // Изв. вузов. Прикл. химия и биотехнология. 2019. Т. 9. № 3. С. 500.
  13. Zhao L., Zhang Y., Pan Z., Venkitasamy C., Zhang L., Xiong W. et al. Effect of electron beam irradiation on quality and protein nutrition values of spicy yak jerky // LWT. 2017. № 87. Р. 1.
  14. Zarei H., Bahreinipour M., Eskandari K., Eskandari K., Zarandi S.-M., Ardestani S. Spectroscopic study of gamma irradiation effect on the molecular structure of bovine serum albumin // Vacuum. 2016. № 136. Р. 91.
  15. Liu G.X., Liu J., Tu Z.C., Sha X.M., Wang H., Wang Z.X. Investigation of conformation change of glycated ovalbumin obtained by Co-60 gamma-ray irradiation under drying treatment // Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 2018. № 47. P. 286.
  16. Liu Y.-F., Oey I., Bremer P., Carne A., Silcock P. Modifying the functional properties of egg proteins using novel processing techniques: A review // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2019. V. 18. № 4. P. 986.10.1111/1541-4337.12464
  17. Olsen J.V., Ong S.E., Mann M. Trypsin cleaves exclusively C-terminal to arginine and lysine residues // Mol. Cell Proteomics. 2004. V. 3. № 6. P. 608. https://doi.org/10.1074/mcp.T400003-MCP200
  18. Keil B. Proteolysis data bank: Specificity of alpha-chymotrypsin from computation of protein cleavages // Protein Seq. Data Anal. 1987. V. 1. № 1. P. 13.
  19. Walmsley S.J., Rudnick P.A., Liang Y., Dong Q., Stein S.E., Nesvizhskii A.I. Comprehensive analysis of protein digestion using six trypsins reveals the origin of trypsin as a significant source of variability in proteomics // J Proteome Res. 2013. V. 12. № 12. P. 5666. https://doi.org/10.1021/pr400611h
  20. Saveliev S., Bratz M., Zubarev R., Szapacs M., Budamgunta H., Urh M. Trypsin/Lys-C protease mix for enhanced protein mass spectrometry analysis // Nat. Methods. 2013. V. 10. № 11. https://doi.org/10.1038/nmeth.f.371
  21. Браун А.В., Близнюк У.А., Борщеговская П.Ю., Ипатова В.С., Хмелевский О.Ю., Черняев А.П. и др. Исследование влияния ускоренных электронов на структурные характеристики бычьего сывороточного альбумина с использованием жидкостной хромато-масс-спектрометрии высокого разрешения // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2023. Т. 89. № 3. С. 14.
  22. Sam K.C. Chang, Yan Zhang. Protein analysis / Food Analysis. New York: Springer. 2017. P. 315. https://doi.org/10.1007/978-3-319-45776-5_18
  23. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека. М.: Мир, 1993. Т. 1. С. 384. ISBN 5-03-001774-7
  24. Gonzalez V.D., Gugliotta L.M., Giacomelli C.E., Meira G.R. Latex of immunodiagnosis for detecting the Chagas disease: II. Chemical coupling of antigen Ag36 onto carboxylated latexes // J. Mater. Sci. Mater. Med. 2008. № 19. С. 789.
  25. Doumas B.T., Bayse D.D., Carter R.J., Peters T., Schaffer R. A candidate reference method for determination of total protein in serum. I. Development and validation // Clin. Chem. 1981. V. 27. № 10. P. 1642.
  26. Francis G. Albumin and mammalian cell culture: Implications for biotechnology applications // Cytotechnology. 2010. № 62. Р. 1.
  27. Спектрофотометр УФ-3000. https://istina.msu.ru/equipment/card/615320740/ (дата обращения сентябрь 2024).
  28. Swissprot. Swiss Institute of Bioinformatics: Geneva, Switzerland. http://www.uniprot.org/contact (дата обращения 17.01.2018).
  29. Huang B.X., Kim H.Y., Dass C. Probing three-dimensional structure of bovine serum albumin by chemical cross-linking and mass spectrometry // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2004. № 15. P. 1237.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Масс-спектры фрагментации протонированных молекулярных ионов пептидов, выбранных для обнаружения БСА после трипсинолиза в режиме регистрации положительно заряженных ионов: (а) – пептид Т66–75 (заряд иона-предшественника 2+); (б) – пептид Т402–412 (заряд иона-предшественника 2+); (в) – Т549–557 (заряд иона-предшественника 2+).

Скачать (418KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Диаграмма относительной концентрации идентифицированных уникальных пептидов для доз облучения 0–8 кГр при мощности дозы рентгеновского излучения 2 Гр/с.

Скачать (205KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».