zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences10.47612/0514-7506-2023-90-2-165-173zhps-1260Research ArticleЛАЗЕРНАЯ СПЕКТРОСКОПИЯLASER SPECTROSCOPYБимолекулярная рекомбинация молекулы кислорода с золь-гель инкапсулированным гемоглобином в неравновесной оксигенированной Т-конформацииBimolecular Recombination of Molecular Oxygen with Sol-Gel Encapsulated Hemoglobin in a Non-Equilibrium Oxygenated T-ConformationЛепешкевичС. В.LepeshkevichS. V.

Минск

Minsk

s.lepeshkevich@ifanbel.bas-net.byПархоцМ. В.ParkhatsM. V.

Минск

Minsk

ДжагаровБ. М.DzhagarovB. M.

Минск

Minsk

Институт физики НАН БеларусиB. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus202323032023902165173Copyright © Лепешкевич С.В., Пархоц М.В., Джагаров Б.М., 20232023Лепешкевич С.В., Пархоц М.В., Джагаров Б.М.Lepeshkevich S.V., Parkhats M.V., Dzhagarov B.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1260

 

Разработана методика золь-гель инкапсулирования гемоглобина в дезоксигенированной Т-конформации с последующим насыщением белка молекулярным кислородом (О2). Создана установка для золь-гель инкапсулирования гемоглобина в анаэробных условиях. Методом лазерной кинетической абсорбционной спектроскопии впервые зарегистрирована кинетика бимолекулярной рекомбинации О2 с инкапсулированным гемоглобином, стабилизированным преимущественно в оксигенированной Т-конформации (ансамбле оксигенированных Т-конформеров). Разработанная методика позволит детально изучить О2-связывающие свойства неравновесных конформационных состояний гемоглобина, что внесет существенный вклад в понимание механизма регуляции связывания О2 как нативным гемоглобином человека, так и искусственными переносчиками кислорода.

A method has been developed for sol-gel encapsulation of hemoglobin in the deoxygenated T-conformation followed by saturation of the protein with molecular oxygen (О2). A set-up for sol-gel encapsulation of hemoglobin under anaerobic conditions has been made. Kinetics for the bimolecular recombination of O2 with encapsulated hemoglobin stabilized predominantly in the oxygenated T-conformation (in an ensemble of oxygenated T-conformers) was recorded for the first time by time-resolved absorption spectroscopy. The developed method allows to study in detail the O2-binding properties of non-equilibrium conformational states of hemoglobin, which will make a significant contribution to understanding the mechanism of regulation of O2 binding by both native human hemoglobin and artificial oxygen carriers.

гемоглобинзоль-гельинкапсулированиемолекулярный кислородhemoglobinsol-gelencapsulationmolecular oxygenReferencesE. Antonini, M. Brunori. Hemoglobin and Myoglobin in their Reactions with Ligands, North-Holland Publication Co., Amsterdam, London (1971)E. Antonini, M. Brunori. Hemoglobin and Myoglobin in their Reactions with Ligands, North-Holland Publication Co., Amsterdam, London (1971)M. F. Perutz. Nature, 228 (1970) 726—739M. F. Perutz. Nature, 228 (1970) 726—739S.-Y. Park, T. Yokoyama, N. Shibayama, Y. Shiro, J. R. H. Tame. J. Mol. Biol., 360 (2006) 690—701S.-Y. Park, T. Yokoyama, N. Shibayama, Y. Shiro, J. R. H. Tame. J. Mol. Biol., 360 (2006) 690—701S.-I. Adachi, S.-Y. Park, J. R. H. Tame, Y. Shiro, N. Shibayama. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, N 12 (2003) 7039—7044S.-I. Adachi, S.-Y. Park, J. R. H. Tame, Y. Shiro, N. Shibayama. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 100, N 12 (2003) 7039—7044N. Shibayama, A. Sato-Tomita, M. Ohki, K. Ichiyanagi, S.-Y. Park. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 117 (2020) 4741—4748N. Shibayama, A. Sato-Tomita, M. Ohki, K. Ichiyanagi, S.-Y. Park. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 117 (2020) 4741—4748J. Baldwin, C. Chothia. J. Mol. Biol., 129 (1979) 175—220J. Baldwin, C. Chothia. J. Mol. Biol., 129 (1979) 175—220F. Schotte, H. S. Cho, J. Soman, M. Wulff, J. S. Olson, P. A. Anfinrud. Chem. Phys., 422 (2013) 98—106F. Schotte, H. S. Cho, J. Soman, M. Wulff, J. S. Olson, P. A. Anfinrud. Chem. Phys., 422 (2013) 98—106Q. H. Gibson. Biochemistry, 38, N 16 (1999) 5191—5199Q. H. Gibson. Biochemistry, 38, N 16 (1999) 5191—5199W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, J. B. R. Dunn. J. Am. Chem. Soc., 100, N 16 (1978) 4991—5003W. A. Eaton, L. K. Hanson, P. J. Stephens, J. C. Sutherland, J. B. R. Dunn. J. Am. Chem. Soc., 100, N 16 (1978) 4991—5003B. I. Greene, R. M. Hochstrasser, R. B. Weisman, W. A. Eaton. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, N 11 (1978) 5255—5259B. I. Greene, R. M. Hochstrasser, R. B. Weisman, W. A. Eaton. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, N 11 (1978) 5255—5259J. S. Olson. Mol. Asp. Med., 84 (2022) 101024(1—15)J. S. Olson. Mol. Asp. Med., 84 (2022) 101024(1—15)S. V. Lepeshkevich, I. V. Sazanovich, M. V. Parkhats, S. N. Gilevich, B. M. Dzhagarov. Chem. Sci., 12, N 20 (2021) 7033—7047S. V. Lepeshkevich, I. V. Sazanovich, M. V. Parkhats, S. N. Gilevich, B. M. Dzhagarov. Chem. Sci., 12, N 20 (2021) 7033—7047I. Khan, C. F. Shannon, D. Dantsker, A. J. Friedman, J. P.-G. de Apodaca, J. M. Friedman. Biochemistry, 39 (2000) 16099–16109I. Khan, C. F. Shannon, D. Dantsker, A. J. Friedman, J. P.-G. de Apodaca, J. M. Friedman. Biochemistry, 39 (2000) 16099–16109U. Samuni, D. Dantsker, L. J. Juszczak, S. Bettati, L. Ronda, A. Mozzarelli, J. M. Friedman. Biochemistry, 43 (2004) 13674—13682U. Samuni, D. Dantsker, L. J. Juszczak, S. Bettati, L. Ronda, A. Mozzarelli, J. M. Friedman. Biochemistry, 43 (2004) 13674—13682C. Viappiani, S. Bettati, S. Bruno, L. Ronda, S. Abbruzzetti, A. Mozzarelli, W. A. Eaton. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, N 40 (2004) 14414—14419C. Viappiani, S. Bettati, S. Bruno, L. Ronda, S. Abbruzzetti, A. Mozzarelli, W. A. Eaton. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 101, N 40 (2004) 14414—14419C. Viappiani, S. Abbruzzetti, L. Ronda, S. Bettati, E. R. Henry, A. Mozzarelli, W. A. Eaton. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 111, N 35 (2014) 12758—12763C. Viappiani, S. Abbruzzetti, L. Ronda, S. Bettati, E. R. Henry, A. Mozzarelli, W. A. Eaton. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 111, N 35 (2014) 12758—12763T. K. Das, I. Khan, D. L. Rousseau, J. M. Friedman. Biospectroscopy, 5 (1999) S64—S70T. K. Das, I. Khan, D. L. Rousseau, J. M. Friedman. Biospectroscopy, 5 (1999) S64—S70С. В. Лепешкевич, Н. В. Коновалова, Б. М. Джагаров. Биохимия, 68, № 5 (2003) 676—685 [S. V. Lepeshkevich, N. V. Konovalova, B. M. Dzhagarov. Biochem. Mosc., 68, N 5 (2003) 551—558]С. В. Лепешкевич, Н. В. Коновалова, Б. М. Джагаров. Биохимия, 68, № 5 (2003) 676—685 [S. V. Lepeshkevich, N. V. Konovalova, B. M. Dzhagarov. Biochem. Mosc., 68, N 5 (2003) 551—558]Е. Н. Подденежный, А. А. Бойко. Золь-гель синтез оптического кварцевого стекла, УО “ГГТУ им. П. О. Сухого”, Гомель, Беларусь (2002)Е. Н. Подденежный, А. А. Бойко. Золь-гель синтез оптического кварцевого стекла, УО “ГГТУ им. П. О. Сухого”, Гомель, Беларусь (2002)L. Ronda, S. Bruno, S. Faggiano, S. Bettati, A. Mozzarelli. Method Enzymol., 437 (2008) 311—328L. Ronda, S. Bruno, S. Faggiano, S. Bettati, A. Mozzarelli. Method Enzymol., 437 (2008) 311—328S. V. Lepeshkevich, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1794 (2009) 103—109S. V. Lepeshkevich, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1794 (2009) 103—109S. V. Lepeshkevich, M. V. Parkhats, A. S. Stasheuski, V. V. Britikov, E. S. Jarnikova, S. A. Usanov, B. M. Dzhagarov. J. Phys. Chem. A, 118, N 10 (2014) 1864—1878S. V. Lepeshkevich, M. V. Parkhats, A. S. Stasheuski, V. V. Britikov, E. S. Jarnikova, S. A. Usanov, B. M. Dzhagarov. J. Phys. Chem. A, 118, N 10 (2014) 1864—1878S. Unzai, R. Eich, N. Shibayama, J. S. Olson, H. Morimoto. J. Biol. Chem., 273, N 36 (1998) 23150—23159S. Unzai, R. Eich, N. Shibayama, J. S. Olson, H. Morimoto. J. Biol. Chem., 273, N 36 (1998) 23150—23159S. V. Lepeshkevich, J. Karpiuk, I. V. Sazanovich, B. M. Dzhagarov. Biochemistry, 43, N 6 (2004) 1675—1684S. V. Lepeshkevich, J. Karpiuk, I. V. Sazanovich, B. M. Dzhagarov. Biochemistry, 43, N 6 (2004) 1675—1684S. V. Lepeshkevich, S. A. Biziuk, A. M. Lemeza, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1814, N 10 (2011) 1279—1288S. V. Lepeshkevich, S. A. Biziuk, A. M. Lemeza, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1814, N 10 (2011) 1279—1288P. S. Steinbach, R. Ionescu, C. R. Matthews. Biophys. J., 82, N 4 (2002) 2244—2255P. S. Steinbach, R. Ionescu, C. R. Matthews. Biophys. J., 82, N 4 (2002) 2244—2255P. J. Steinbach. J. Chem. Inf. Comp. Sci., 42, N 6 (2002) 1476—1478P. J. Steinbach. J. Chem. Inf. Comp. Sci., 42, N 6 (2002) 1476—1478B. M. Dzhagarov, S. V. Lepeshkevich. Chem. Phys. Lett., 390, N 1-3 (2004) 59—64B. M. Dzhagarov, S. V. Lepeshkevich. Chem. Phys. Lett., 390, N 1-3 (2004) 59—64S. V. Lepeshkevich, N. V. Konovalova, I. I. Stepuro, B. M. Dzhagarov. J. Mol. Struct., 735-736 (2005) 307—313S. V. Lepeshkevich, N. V. Konovalova, I. I. Stepuro, B. M. Dzhagarov. J. Mol. Struct., 735-736 (2005) 307—313S. V. Lepeshkevich, B. M. Dzhagarov. FEBS J., 272, N 23 (2005) 6109—6119S. V. Lepeshkevich, B. M. Dzhagarov. FEBS J., 272, N 23 (2005) 6109—6119S. V. Lepeshkevich, S. N. Gilevich, M. V. Parkhats, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1864, N 9 (2016) 1110—1121S. V. Lepeshkevich, S. N. Gilevich, M. V. Parkhats, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1864, N 9 (2016) 1110—1121S. V. Lepeshkevich, M. V. Parkhats, I. I. Stepuro, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1794, N 12 (2009) 1823—1830S. V. Lepeshkevich, M. V. Parkhats, I. I. Stepuro, B. M. Dzhagarov. Biochim. Biophys. Acta, 1794, N 12 (2009) 1823—1830

The authors declare that there are no conflicts of interest present.