Вышедшие номера
Home » Оптика и спектроскопия » Год 2026, выпуск 6 » Статья стр. 664
<<<>>>
Квантово-химическое моделирование изменений гидратной оболочки коллагена и фосфатидилэтаноламина при неферментативном гликировании и образовании конечных продуктов гликирования
Российский научный фонд, 24-44-00082
Степанович Е.Ю.1, Березин К.В.2, Дворецкий К.Н.3, Лихтер А.М.1, Янина И.Ю.2
1Астраханский государственный университет имени В.Н. Татищева, Астрахань, Россия
2Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия
3Саратовский государственный медицинский университет имени В.И. Разумовского, Саратов, Россия e-mail:
Email: teshn712@mail.ru, berezinkv@yandex.ru, dcn@yandex.ru, likhter@bk.ru, irina-yanina@yandex.ru
Поступила в редакцию: 2 декабря 2025 г.
В окончательной редакции: 16 декабря 2025 г.
Принята к печати: 27 марта 2026 г.
Выставление онлайн: 25 июня 2026 г.
PDF версия
С помощью методов теории функционала плотности изучено влияние неферментативного гликирования и образования конечных продуктов гликирования на структуру и энергетические характеристики первой гидратной оболочки модельных фрагментов коллагена (лизинфруктозиллизинглюкозепан) и мембранного фосфолипида (фосфатидилэтаноламина дезокси-D-фруктозилфосфатидилэтаноламин). Показано, что на ранней стадии гликирования (продукт Амадори: фруктозиллизин и дезокси-D-фруктозилфосфатидилэтаноламин) нейтрализация положительно заряженной ε- NH3+-группы лизина или головной NH3+-группы фосфатидилэтаноламина приводит к потере сильных ион-дипольных взаимодействий с водой. Средняя энергия связывания одной молекулы воды снижается (для коллагена с -80.8 до -42.3 kJ/mol, для фосфатидилэтаноламина с -74.1 до -56.1 kJ/mol), однако за счёт появления новых гидроксильных групп сахара количество прочно связанных молекул воды в первой гидратной оболочке увеличивается (для модельных фрагментов коллагена с 3 до 5, для фосфолипида с 7 до 10). На поздней стадии (образование глюкозепана) обе исходные заряженные группы (лизин и аргинин) превращаются в нейтральные гетероциклические фрагменты, что вызывает резкое снижение гидрофильности: энергия ассоциации падает до -37.7 kJ/mol, а число молекул воды в оболочке уменьшается вдвое. Ключевые слова: неферментативное гликирование, конечные продукты гликирования (AGE), гидратная оболочка, коллаген, фосфатидилэтаноламин, фруктозиллизин, глюкозепан, квантовая химия, DFT.
  1. W. Rungratanawanich, Y. Qu, X. Wang, M.M. Essa, B.-J. Song. Exp. Mol. Med., 53 (2), 168 (2021). DOI: 0.1038/s12276-021-00561-7
  2. J. Chaudhuri, Y. Bains, S. Guha, A. Kahn, D. Hall, N. Bose, A. Gugliucci, P. Kapahi. Cell Metab., 28 (3), 337 (2018). DOI: 10.1016/j.cmet.2018.08.014
  3. D.M. Hudson, M. Archer, K.B. King, D.R. Eyre. J. Biol. Chem., 293 (40), 15620 (2018). DOI: 10.1074/jbc.RA118.004829
  4. O.G. Andriotis, K. Elsayad, D.E. Smart, M. Nalbach, D.E. Davies, Ph.J. Thurner. Biomed. Opt. Express, 10 (4), 1841 (2019). DOI: 10.1364/BOE.10.001841
  5. A. Gautieri, A. Redaelli, M.J. Buehler, S. Vesentini. Matrix Biol., 34, 89 (2014). DOI: 10.1016/j.matbio.2013.09.004
  6. J.G. Snedeker, A. Gautieri. Muscles Ligaments Tendons J., 4 (3), 303 (2014)
  7. V.M. Monnier, W. Sun, D.R. Sell, X. Fan, I. Nemet, S. Genuth. Clin. Chem. Lab. Med., 52 (1), 21 (2014). DOI: 10.1515/cclm-2013-0174
  8. A. Annibal, T. Riemer, O. Jovanovic, D. Westphal, E. Griesser, E. Pohl, J. Schiller, R. Hoffmann, M. Fedorova. Free Radic. Biol. Med., 95, 293 (2016). DOI: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.03.011
  9. V. Levi, A.M. Villamil Giraldo, P.R. Castello, J.P.F.C. Rossi, F.L.G. Flecha. Biochem J., 416 (1), 145 (2008). DOI: 10.1042/BJ20080618
  10. R.A. DiStasio, Jr., B. Santra, Z. Li, X. Wu, R. Car. J. Chem. Phys., 141, 084502 (2014). DOI: 10.1063/1.4893377
  11. J. v Rezav c, P.J. Hobza. Chem. Theory Comput., 8 (1), 141 (2012). DOI: 10.1021/ct200751e
  12. A. Kumar, F. Neese, E.F. Valeev. J. Chem. Theory Comput., 153 (9), 094105 (2020). DOI: 10.1063/5.0012753
  13. M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, B. Mennucci, G.A. Petersson et al. Gaussian 16 (Gaussian, Inc., Pittsburgh, PA, 2016)
  14. A.D. Becke. J. Chem. Phys., 98 (7), 5648 (1993). DOI: 10.1063/1.464913
  15. C. Lee, W. Yang, R.G. Parr. Phys. Rev. B, 37 (2), 785 (1988). DOI: 10.1103/PhysRevB.37.785
  16. M.M. Francl, W.J. Pietro, W.J. Hehre, J.S. Binkley, M.S. Gordon, D.J. DeFrees, J.A. Pople. J. Chem. Phys., 77 (7), 3654 (1982). DOI: 10.1063/1.444267
  17. T. Clark, J. Chandrasekhar, G. W. Spitznagel, P.v.R. Schleyer. J. Comput. Chem., 4 (3), 294 (1983). DOI: 10.1002/jcc.540040303
  18. M.J. Frisch, J.A. Pople, J.S. Binkley. J. Chem. Phys., 80 (7), 3265 (1984). DOI: 10.1063/1.447079
  19. A. Najibi, L. Goerigk. J. Chem. Theory Comput., 14 (11), 5725 (2018). DOI: 10.1021/acs.jctc.8b00842
  20. S. Simon, M. Duran, J.J. Dannenberg. J. Chem. Phys., 105 (24), 11024 (1996). DOI: 10.1063/1.472902
  21. K. Nakagawa J.-H. Oak, O. Higuchi, T. Tsuzuki, Sh. Oikawa, H. Otani, M. Mune, H. Cai, T. Miyazawa. J. Lipid Res., 46 (11), 2514 (2005). DOI: 10.1194/jlr.D500025-JLR200

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2026 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme