zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2021-87-3-24-28zldm-1382Research ArticleФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И КОНТРОЛЯPHYSICAL METHODS OF RESEARCH AND MONITORINGМалоугловые синхротронные исследования структуры альбумина плазмы человекаStudy of the albumin structure in human plasma using small-angle scattering of synchrotron radiationПетраковА. П.PetrakovA. P.

Анатолий Павлович Петраков

167001, г. Сыктывкар, Октябрьский пр-т, д. 55

Anatoly P. Petrakov

55, Octyabrsky pr., Syktyvkar, 167001

petrakov@syktsu.ruЗубавичусЯ. В.ZubavichusYa. V.

Ян Витаутасович Зубавичус

123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1

Yan V. Zubavichus

1, pl. Akademika Kurchatova, Moscow, 123182

Сыктывкарский государственный университет имени Питирима СорокинаРоссияPitirim Sorokin Syktyvkar State UniversityRussian FederationНИЦ «Курчатовский институт»РоссияNRC «Kurchatov Institute»Russian Federation2021200320218732428Copyright © Петраков А.П., Зубавичус Я.В., 20212021Петраков А.П., Зубавичус Я.В.Petrakov A.P., Zubavichus Y.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1382

Альбумин — наноразмерный белок, упакованный определенным образом в полипептидную цепь, — поддерживает осмотическое давление крови и белковый резерв организма, выполняет важную транспортную функцию. В работе приведены результаты исследования структуры альбумина плазмы. Использовали метод малоуглового рассеяния синхротронного излучения — один из наиболее эффективных аналитических подходов для анализа наноразмерных структур. Кроме того, метод позволяет исследовать структуры жидких биологических объектов в естественном растворе. Установлено, что глобулы белка имеют вид эллипсоидов с полуосями 8, 8 и 3 нм и формируются тремя доменами, состоящими из α-спиралей. Домены отличаются расстояниями между упорядоченно расположенными α-спиралями. При этом альбумин может находиться в виде отдельных глобул, димеров и олигомеров, окруженных гидратационными оболочками. Молекулы белка в исследуемой плазме расположены хаотично. Полученные результаты могут быть использованы при разработке методики оценки качества плазмы, основанной на определении количественного содержания отдельных глобул. Данные о структуре белка необходимы также при терапевтическом применении альбумина.

Albumin is a nanoscale protein packed in a specific way into a polypeptide chain. Albumin maintains the osmotic pressure of the blood and protein reserve of the body, and provides an important transport function. We present the results of studying the structure of plasma albumin using a small-angle scattering of synchrotron radiation, one of the most effective analytical methods for analysis of the nanoscale structures. Moreover, the method provides studying the structures of liquid biological objects in a natural solution. It is shown that protein globules have the form of ellipsoids with semi axes 8, 8, and 3 nm and are formed by three domains consisting of α-spirals. The domains differ in the distance between ordered α-spirals. Albumin can be in the form of separate globules, dimers and oligomers surrounded by hydration membranes. Protein molecules in the studied plasma are arranged chaotically. The results obtained can be used to develop a method for assessing the quality of plasma based on the determination of the quantitative content of individual globules. Data on the protein structure are also valuable for the therapeutic applications of albumin.

малоугловое рассеяниерадиус инерцииструктураальбуминглобулаα-спиральsmall-angle scatteringradius of inertiastructurealbuminglobuleα-spiralReferencesСвергун Д. И., Штыкова Э. В., Волков В. В., Фейгин Л. А. Рентгеновское малоугловое рассеяние, синхротронное излучение и структура био- и наносистем / Кристаллография. 2011. Т. 56. № 5. С. 777 – 804. DOI: 10.1134/S1063774511050221Svergun D. I., Shtykova E. V., Volkov V. V., Feigin L. A. Small-Angle X-ray scattering, synchrotron radiation, and the atructure of bio- and nanosystems / Kristallografiya. 2011. Vol. 56. N 5. P. 777 – 804. DOI: 10.1134/S1063774511050221 [in Russian].Свергун Д. И., Фейгин Л. А. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. — М.: Наука, 1986. — 280 с.Svergun D. I., Feigin L. A. X-ray and neutron small-angle scattering. — Moscow: Nauka, 1986. — 384 p. [in Russian].Петраков А. П., Кривошапкина Е. Ф., Зубавичус Я. В., Уляшев В. В. Малоугловые синхротронные исследования влияния термической обработки на структуру смеси оксида алюминия с полимером / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2013. Т. 79. № 12. С. 34 – 37.Petrakov A. P., Zubavichus Y. V., Krivoshapkina E. F., Ulayshev V. V. Structure of a ceramic membrane defined by Small-Angle Scattering of synchrotron radiation / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2013. Vol. 79. N 12. P. 34 – 37 [in Russian].Зубавичус Я. В., Словохотов Ю. Л. Рентгеновское синхротронное излучение в физико-химических исследованиях / Успехи химии. 2001. Т. 70. № 5. С. 429 – 463. DOI: 10.1070/RC2001v070n05ABEH000656Zubavichus Ya. V., Slovokhotov Yu. L. X-ray synchrotron radiation in physicochemical studies / Usp. Khimii. 2001. Vol. 70. N 5. P. 429 – 463. DOI: 10.1070/RC2001v070n05ABEH000656 [in Russian].Березов Т. Т., Коровкин Б. Ф. Биологическая химия. — М.: Медицина, 1998. — 704 с.Berezov T. T., Korovkin B. F. Biological chemistry. — Moscow: Meditsina, 1998. — 704 p. [in Russian].Северин Е. С., Алейникова Т. Л., Осипов Е. В., Силаева С. А. Биологическая химия — М.: Медицинское информационное агентство, 2008. — 364 с.Severin E. S., Aleynikova T. L., Osipov E. V., Silaeva S. A. Biological chemistry. — Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo, 2008. — 364 p. [in Russian].He X. M., Carter D. C. Atomic structure and chemistry of human serum albumin / Nature. 1992. Vol. 358. P. 209 – 215.He X. M., Carter D. C. Atomic structure and chemistry of human serum albumin / Nature. 1992. Vol. 358. P. 209 – 215.Крюкова А. Е., Шпичка А. И., Конарев П. В., Волков В. В., Тимашев П. С., Асадчиков В. Е. Восстановление формы бычьего фибриногена в растворе по данным малоуглового рассеяния / Кристаллография. 2018. Т. 63. № 6. С. 863 – 865. DOI: 10.1134/S0023476118060206Kryukova A. E., Shpichka A. I., Konarev P. V., Volkov V. V., Timashev P. S., Asadchikov V. E. Shape Determination of Bovine Fibrinogen in Solution Using Small-Angle Scattering Data / Kristallografiya. 2018. Vol. 63. N 6. P. 863 – 865. DOI: 10.1134/S0023476118060206 [in Russian].Bhattacharya M., Jain N., Mukhopadhyay S. Insights into the mechanism of aggregation and bril formation from bovine serum albumin / The Journal of Physical Chemistry B. 2011. Vol. 115. N 14. P. 4195 – 4205.Bhattacharya M., Jain N., Mukhopadhyay S. Insights into the mechanism of aggregation and bril formation from bovine serum albumin / The Journal of Physical Chemistry B. 2011. Vol. 115. N 14. P. 4195 – 4205.Лупач Н. М., Кулаков Ю. В., Лукьянов П. А. Матриксные металлопротеиназы и ишемически измененный альбумин у лиц с гиперхолестеринемией и у больных с различными формами ишемической болезни сердца / Сибирский медицинский журнал. 2010. Т. 94. № 3. С. 35 – 38.Lupach N. M., Kulakov U. V., Lukyanov P. A. Matrix metalloproteinases and ischemia modified albumin level in persons with hypercholesterinemia and patents with various forms of coronary heart disease / Sib. Med. Zh. 2010. Vol. 94. N 3. P. 35 – 38 [in Russian].Френкель С., Орн П. О строении глобулярных белков и их взаимодействие с внешней средой / Высокомолекулярные соединения. 1961. Т. 3. № 4. С. 541 – 548.Frenkel S., Orn P. On the structure of globular proteins and their interaction with the environment / Vysokomol. Soed. 1961. Vol. 3. N 4. P. 541 – 548. [in Russian].Peters T., Jr. All about Albumin: Biochemistry, Genetics, and Medical Applications. — San Diego: Academic Press, 1996. — 432 p.Peters T., Jr. All about Albumin: Biochemistry, Genetics, and Medical Applications. — San Diego: Academic Press, 1996. — 432 p.Бульенков Н. А., Желиговская Е. А. Роль связанной воды и осадителей в самоорганизации биокристаллов / Журнал структурной химии. 2014. Т. 55. Приложение № 1. С. S30 – S40.Bulenkov N. A., Zheligovskaya E. A. The role of bound water and precipitators in self-organization of biocrystals / Zh. Strukt. Khimii. 2014. Vol. 55. Application N 1. P. S30 – S40 [in Russian].Жюльен Р. Фрактальные агрегаты / УФН. 1989. Т. 157. Вып. 2. С. 339 – 357.Julien R. Fractal aggregates / UFN. 1989. Vol. 157. Issue 2. P. 339 – 357 [in Russian].Евсельева Е. А., Симонян Е. В., Миняева О. А. Определение молекулярных параметров и коллигативных свойств водных растворов альбумина / Современные проблемы науки и образования. 2013. № 6. С. 1 – 6.Evseleva E. A., Simonyan E. V., Minyaeva O. A. Determination of molecular parameters and colligative properties of aqueous solutions of albumin / Sovr. Probl. Nauki Obrazov. 2013. N 6. P. 1 – 6 [in Russian].Гельфанд Б. Р., Проценко Д. Н., Мамонтова О. А., Игнатенко О. В., Гельфанд Е. Б., Шипилова О. С. Роль и эффективность препаратов альбумина в интенсивной терапии: состояние вопроса в 2006 году / Хирургия. Consilium medicum. 2006. № 1. С. 20 – 26.Gelfand B. R., Protsenko D. N., Mamontova O. A., Ignatenko O. V., Gelfand E. B., Shipilova O. S. The role and effectiveness of albumin drugs in intensive care: the state of the question in 2006 / Khirurgiya. Consilium medicum. 2006. N 1. P. 20 – 26 [in Russian].Василевская Т. Н., Антропова Т. В. Изучение структуры стеклообразных нанопористых матриц методом рентгеновского малоуглового рассеяния / ФТТ. 2009. Т. 51. Вып. 12. С. 2386 – 2393.Vasilevskaya T. N., Antropova T. V. Study of the structure of glassy nanoporous matrices by X-ray small-angle scattering / Fiz. Tv. Tela. 2009. Vol. 51. Issue 12. P. 2386 – 2393 [in Russian].

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