Ионные жидкости как биосовместимые стабилизаторы белков

В ходе выполнения проекта проведено систематическое исследование влияния межмолекулярных взаимодействий ионных жидкостей на термическую и структурную стабильности белковых молекул в растворах ионных жидкостей. Обнаружено, что модельные фрагменты биомолекулы (линейные и циклические амиды) способны образовывать комплексы с ионными жидкостями состава как 1:1 так и 1:2 в зависимости от количества активных протонодонорных центров. На основе анализа влияния полярности (дипольный момент) и поляризуемости молекулы растворенного вещества показано, что вклад кулоновского взаимодействия в межмолекулярные взаимодействия в растворах ионных жидкостей пренебрежимо мал. Установлено, что уменьшение содержания а-спиралей биомолекул связано с влиянием ионных жидкостей на гидрофобные полости биомолекул за счет изменения микроокружения вблизи аминокислотных остатков. Обнаружено, что холиновые ионные жидкости не оказывают влияния на микроокружение вблизи дисульфидных связей белков, тогда как в присутствии имидазолиевых ионных жидкостей наблюдаются существенные изменения, приводящие к нарушению третичной структуры биомолекул. Показано, что холиновые ионные жидкости повышают термостабильность биомолекул относительно воды. Впервые, получена линейная корреляция между параметром протоноакцепторности ионных жидкостей (энтальпией водородной связи метанола в имидазолиевых и холиновых ионных жидкостях) от температуры денатурации лизоцима куриного белка в водных растворах ионных жидкостей. Для увеличения биосовместимости холиновых ионных жидостей были синтезированы и охарактеризованы аминокислотные (фенилаланинат и валинат) и карбоновые (сукцинат и малонат) ионные жидкости. Показано, что аминокислотные и карбоновые ионные жидкости даже при высоких концентрациях до 100мМ не вызывают денатурацию белковых молекул. Разворачивание третичной структуры белковых молекул происходит за счёт гидрофобного взаимодействия. Установлено, что добавление аминокислотные и карбоновые ионные жидкости позволяет сохранить нативную третичную структуру человеческого альбумина до 85ºС. Выявлено, что компексообразование между аминокислотными и карбоновыми ионными жидкостями с белковыми молекулами происходит за счёт гидрофобных взаимодействий, а стехиометрия образованных комплексов близка к соотношению 1:1. Показано, что аминокислотные и карбоновые ионные жидкости проявляют умеренную и низкую цитотоксическую активность, как в отношении раковых клеточных линий, так и против нормальных клеток печени человека. Учитывая низкий денатурирующий эффект (до 100мМ не вызывает разворачивания третичной структуры белковых молекул) и умеренную и низкую цитотоксическую активность против нормальных клеток печени человека, аминокислотные и карбоновые ионные жидкости имеют хорошую перспективу для использования в качестве стабилизаторов белковых молекул, так и систем для доставки.