Vplyv tvorby nanoklastrov zo vzácnych kovov na vlastnosti proteínov

Authors: Monika Kvaková 1    Júlia Kudláčová 1    Peter Keša 1,2    Marián Antalík 1,2   
1 Prírodovedecká fakulta,Univerzita Pavla Jozefa Šafárika, Košice, Slovenská republika    2 Ústav experimentálnej fyziky SAV, Košice, Slovenská republika   
Year: 2016
Section: Open section
Abstract No.: 1422
ISBN: 978-80-972360-0-7

Fluorescenčné nanoklastre (NCs) pripravené zo vzácnych kovov zastupujú novú triedu fluorescenčných materiálov s veľkosťou kovového jadra <3 nm. Špecifické, molekulám podobné, fyzikálnochemické vlastnosti ako napr. rozpustnosť vo vode, dlhodobá stabilita, nízka in vivo toxicita a minimálny vplyv na biologickú funkciu spoluinteragujúcich entít, robí z NCs centrum záujmu v aplikáciách ako katalýza, fotonika, biosnímanie, zobrazovanie a molekulárna elektronika. Povrch NCs zo vzácnych kovov je jednoduchým spôsobom modifikovateľný rôznymi tiolmi, dendrimérmi a biomolekulami, napr. glutatiónom, kyselinou 11-merkaptoundekánovou, proteínmi, ale aj s DNA. Pri syntéze NCs, biomolekuly slúžia ako templáty schopné redukovať, a zároveň usporiadať atómy vzácnych kovov do stabilných štruktúr. Ligandy obaľujúce a stabilizujúce jadrá vzácnych kovov majú veľký vplyv na konečnú fotoluminiscenciu, koloidnú stabilitu a toxicitu NCs [1-3].

Pri syntéze zlatých NCs sme ako obal a zároveň environmentálne prijateľné stabilizačné a redukčné prostredie použili hovädzí sérový albumín (BSA), ktorý je známym prenášačom hydrofóbnych látok v krvnej plazme. Práve v oblasti syntézy a funkcionalizácie kovových NCs sa využívajú podmienky, ktoré dokážu ovplyvniť štruktúru proteínov. Štúdie zaoberajúce sa štruktúrou proteínov majú preto v súvislosti s NCs veľký potenciál. Interakcia s kovovými NCs môže spôsobiť zmenu sekundárnej štruktúry proteínov a následnú stratu ich biologickej funkcie. Avšak je známe, že proteínmi obalené zlaté NCs, v porovnaní s inými systémami, oplývajú množstvom výhod, ako napr. biokompatibilitou, vysokým stupňom rozpustnosti vo vode a možnosťou ďalšej funkcionalizácie. Vďaka prijateľným reakčným podmienkam patrí syntéza AuNCs modifikovaných s BSA medzi tzv. „zelenú“. Pre dosiahnutie AuNCs s požadovanými vlastnosťami bola redukčná schopnosť molekúl BSA aktivovaná len upravením pH reakcie na ~12 pridaním 1M NaOH [4].

Študovali sme ako vznik a povrchová modifikácia AuNCs pomocou BSA, ovplyvňuje vlastnosti BSA. Interakcie samotného BSA a pripravených AuNC@BSA s rôznymi látkami sme študovali pomocou vybraných techník (UV-VIS spektroskopia, fluorescenčná spektroskopia a cirkulárny dichroizmus (CD)). Pomocou CD boli napríklad pozorované konformačné zmeny v BSA po interakcii s kovovými NCs, ukazujúce zníženie podielu α-helixov, zvýšenie podielu β-skladaných listov a náhodných klbiek.

Táto práca vznikla za podpory grantov: VEGA 2/0038/16, VVGS-PF-2015-488, VVGS-PF-2016-72618.
  1. [1] Goswami, N., Zheng, K., and Xie, J. (2014) Nanoscale 6, 13328-13347.
    [2] Chevrier, D. M., Chatt, A., and Zhang, P. (2012) Journal of Nanophotonics 6, 064504-064516.
    [3] Xu, Y., Sherwood, J., and Qin, Y (2014) Nanoscale 6, 1515-1524.
    [4] Xie, J., Zheng, Y., and Ying, J. Y. (2009) Journal of the American Chemical Society 131, 888-889.