МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНФОРМАЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ ПОЛИАМФОЛИТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ ЗОЛОТОЙ НАНОЧАСТИЦЫ

Методом молекулярной динамики исследовался характер расположения полиамфолитов на поверхности сферической золотой наночастицы, в том числе с адсорбированными на макроцепи молекулами эозина. В результате проведенного молекулярно-динамического моделирования были получены равновесные конформационные структуры полиамфолитных полипептидов, адсорбированных на поверхности сферической золотой наночастицы. Приведено описание радиального распределения плотности звеньев макромолекулы, адсорбированной на поверхности сферической наночастицы на основе специальной математической модели конформационной структуры полимера, созданной с использованием статистической теории макромолекул. Построены зависимости средней радиальной концентрации атомов полиамфолитных полипептидов с дифференциацией по типам звеньев, а также адсорбированных на макроцепи молекул эозина на золотой наночастице. Проведены аппроксимирующие кривые, рассчитанные на основе статистической теории макромолекул. Полученные результаты могут быть использованы для создания наносистем с заданным характером расположения молекул красителей, что может найти применение при создании люминесцентно-оптического измерителя концентрации молекулярного (в том числе синглетного) кислорода.

молекулярная динамика, полиамфолиты, золотая наночастица, органические красители, полипептиды

1. Yan X., Blacklock J., Li J., Möhwald H. One-pot synthesis of polypeptide-gold nano-conjugates for in vitro gene transfection // ACS Nano. 2012. Vol. 6. Is. 1. P. 111-117.

2. Stewart M. H., Huston A. L., Scott A. M., Oh E., Algar W. R., Deschamps J. R., Susumu K., Jain V., Prasuhn D. E., Blanco-Canosa J., Dawson. P. E., Medintz. I. L. Competition between Förster Resonance Energy Transfer and Electron Transfer in Stoichiometrically Assembled Semiconductor Quantum Dot-Fullerene Conjugates // ACS Nano. 2013. Vol. 7. Is. 10. P. 9489-9505.

3. Yang Y., Burkhard P. Encapsulation of gold nanoparticles into self-assembling protein nanoparticles // Journal of Nanobiotechnology. 2012. Vol. 10:42.

4. Wang X., Wang C., Cheng L., Lee S., Liu Z. Noble metal coated single-walled carbon nanotubes for applications in surface enhanced Raman scattering imaging and photothermal therapy // J Am Chem Soc. 2012. Vol. 134. Is. 17. P. 7414-7422.

5. Chen Y., Cruz-Chu E. R., Woodard J., Gartia M. R., Schulten K., Liu L. Electrically induced conformational change of peptides on metallic nano-surfaces // ACS Nano. 2012. Vol. 6. Is. 10. P. 8847-8856.

6. Кучеренко М. Г., Русинов А. П., Чмерева Т. М., Игнатьев А. А., Кислов Д. А., Кручинин Н. Ю. Кинетика фотореакций в регулярной пористой наноструктуре с цилиндрическими ячейками, заполненными активаторсодержащими макромолекулами // Оптика и спектроскопия. 2009. Т. 107, № 3. С. 510-516.

7. Кучеренко М. Г., Чмерева Т. М., Измоденова С. В., Кручинин Н. Ю. Влияние структуры полимерной цепи в кислородсодержащих нанополостях пористых сред на кинетику аннигиляционной замедленной флуоресценции красителей // Фотоника молекулярных наноструктур: Материалы Междунар. конф. Оренбург, 2009. С. 26-28.

8. Kucherenko M. G., Izmodenova S. V., Kruchinin N. Yu., Chmereva T. M. Change in the Kinetics of Delayed Annihilation Fluorescence During Rearrangement of Polymer-Chain Structure in a Nanocavity of a Solid Adsorbent // High Energy Chemistry. 2009. Vol. 43. № 7. P. 592-598.

9. Кучеренко М. Г., Измоденова С. В., Чмерева Т. М., Кручинин Н. Ю., Подрезова Н. С. Кинетика диффузионно контролируемых фотореакций в приповерхностном слое фуллерен-тубуленовой наночастицы с адсорбированной полимерной цепью // Вестн. ОГУ. 2013. № 9. С. 100-109.

10. Кручинин Н. Ю., Кучеренко М. Г. Молекулярно-динамическое моделирование адсорбции полипептидов с фотоактивными молекулами поверхностью углеродной нанотрубки // Химическая физика и мезоскопия. 2016. Т. 18, №. 2. С. 225-238.

11. Гросберг А. Ю., Хохлов А. P. Статистическая физика макромолекул. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. 344 с.

12. Phillips J. C., Braun R., Wang W., Gumbart J., Tajkhorshid E., Villa E., Chipot C., Skeel R. D., Kale L., Schulten K. Scalable molecular dynamics with NAMD // Journal of Computational Chemistry. 2005. Vol. 26. Is. 16. P. 1781-1802.

13. Mhashal A. R., Roy S. Effect of Gold Nanoparticle on Structure and Fluidity of Lipid Membrane // PLoS One. 2014. Vol. 9 Is. 12: e114152.

14. MacKerell A. D. Jr., Bashford D., Bellott M., Dunbrack R. L., Evanseck J. D., Field M. J., Fischer S., Gao J., Guo H., Ha S., Joseph-McCarthy D., Kuchnir L., Kuczera K., Lau F. T., Mattos C., Michnick S., Ngo T., Nguyen D. T., Prodhom B., Reiher W. E., Roux B., Schlenkrich M., Smith J. C., Stote R., Straub J., Watanabe M., Wiorkiewicz-Kuczera J., Yin D., Karplus M. All-atom empirical potential for molecular modeling and dynamics studies of proteins // Journal of Physical Chemistry B. 1998. Vol. 102. Is. 18. P. 3586-3616.

15. Jorgensen W. L., Chandrasekhar J., Madura J. D., Impey R. W., Klein M. L. Comparison of simple potential functions for simulating liquid water // J. Chem. Phys. 1983. Vol. 79. Is. 2. P. 926-935.

16. Shao Q., Hall C. K. Binding Preferences of Amino Acids for Gold Nanoparticles: A Molecular Simulation Study // Langmuir. 2016. Vol. 32 Is. 31. P. 7888-7896.

17. Heinz H., Vaia R. A., Farmer B. L., Naik R. R. Accurate Simulation of Surfaces and Interfaces of Face-Centered Cubic Metals Using 12-6 and 9-6 Lennard-Jones Potentials // J. Phys. Chem. C. 2008. Vol. 112. Is. 44. P. 17281-17290.

18. Vanommeslaeghe K., Hatcher E., Acharya C., Kundu S., Zhong S., Shim J., Darian E., Guvench O., Lopes P., Vorobyov I., MacKerell A. D. Jr. CHARMM General Force Field: A Force field for Drug-Like Molecules Compatible with the CHARMM All-Atom Additive Biological Force Field // J. Comput. Chem. 2010. Vol. 31. Is. 4. P. 671-690.

19. Yu W., He X., Vanommeslaeghe K., MacKerell A. D. Jr. Extension of the CHARMM General Force Field to Sulfonyl-Containing Compounds and Its Utility in Biomolecular Simulations // J. Comput. Chem. 2012. Vol. 33. Is. 31. P. 2451-2468.

20. Darden T., York D., Pedersen L. Particle mesh ewald: An n log(n) method for ewald sums in large systems // J. Chem. Phys. 1993. Vol. 98. Is. 12. P. 10089-10092.