Effect of terahertz radiation on the transport properties of albumin: binding with metal ions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effect of terahertz radiation on clusterization of bovine serum albumin (BSA) molecules and on BSA binding with nickel, cobalt and cadmium ions is investigated by means of high performance liquid chromatography and EPR spectroscopy under variation of the concentration of molecular oxygen in solution. Irradiation is detected to remove steric hindrance for oxygen adsorption. The degree of nickel and cobalt ion binding with irradiated BSA samples is substantially higher than with non-irradiated ones, while for cadmium the binding degree is the same and rather low in both cases. The functional groups in BSA molecule participating in metal ion binding are revealed by means of modeling.

Full Text

Restricted Access

About the authors

E. F. Nemova

Institute of Laser Physics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: endy.endy@gmail.com
Russian Federation, Novosibirsk

T. V. Kobzeva

Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: endy.endy@gmail.com
Russian Federation, Novosibirsk

G. G. Dultseva

Voevodsky Institute of Chemical Kinetics and Combustion, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: endy.endy@gmail.com
Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Cherkasova O.P., Serdyukov D.S., Nemova E.F., Ratushnyak A.S., Kucheryavenko A.S., Dolganova I.N., Xu G., Skorobogatiy M., Reshetov I.V., Timashev P.S., Spektor I.E., Zaytsev K.I., Tuchin V.V. // J. Biomed. Optics, 2021. V. 26. P. 090902.
  2. Siegel P.H. // IEEE Trans. Microwave Theory Technol. 2004. V. 52. P. 2438−2447.
  3. Parrott E.P.J., Sun Y., Pickwell-MacPherson E. // J. Mol. Struct. 2011. 1006. P. 66−76.
  4. Cherkasova O.P., Fedorov V.I., Nemova E.F., Pogodin A.S. Optika I Spektroskopiya. 2009. V. 107. No. 4. P. 566. (In Russ.).
  5. Markelz A.G., Mittleman D.M. Photonics (ACS). https://doi.org/10.1021/acsphotonics.2c00228.
  6. Sitnikov D.S., Ilina I.V., Revkova V.A., Rodionov S.A., Gurova S.A., Shatalova R.O., Kovalev A.V., Ovchinnikov A.V., Chefonov O.V., Konoplyannikov M.A., Kalsin V.A., Baklaushev V.P. // Biomed. Opt. Express. 2021. No. 12. P. 7122.
  7. Yaekashiwa N, Yoshida H., Otsuki S, Hayashi S.I., Kawase K. // Photonics. 2019. No. 6. P. 33.
  8. Koyama S., Narita E., Suzuki Y., Shiina T., Taki M., Shinohara N., Miyakoshi J. // J. Radiat. Res. 2019. V. 60. P. 417.
  9. Shi W., Wang Y., Hou L., Ma C., Yang L., Dong C., Wang Z., Wang H., Guo J., Xu S., Li J. // J. Biophoton. 2021. V. 14. Article e202000237.
  10. Peng Y., Shi C., Wu X., Zhu Y., Zhuang S. // BME Frontiers. 2020. 2020. P. 1.
  11. Zaytsev K.I., Dolganova I.N., Chernomyrdin N.V., Katyba G.M., Gavdush A.A., Cherkasova O.P., Komandin G.A., Shchedrina M.A., Khodan A.N., Ponomarev D.S., Reshetov I.V., Karasik V.E., Skorobogatiy M., Kurlov V.N., Tuchin V.V. Journal of Optics. 2020. V. 22. No. 1. Article 013001. doi: 10.1088/2040-8986/ab4dc3.
  12. Son J.-H., Oh S.J., Cheon H.J. // Appl. Phys. 2019. V. 125. Article 190901.
  13. Wei L., Yu L., Jiaoqi H., Guorong H., Yang Z., Weiling F. // Frontiers in Laboratory Medicine. 2018. No. 2. P. 127.
  14. Di Fabrizio M., Lupi S., D’Arco A. // J. Phys.: Photonics. 2021. № 3. Article 032001.
  15. Schroer M.A., Schewa S., Gruzinov A. Y., Rönnau C., Lahey-Rudolph J.M., Blanchet C.E., Zickmantel T., Song Y.-H., Svergun D.I., Roessle M. // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 22311.
  16. Chen J.Y., Knab J.R., Ye S.J., He Y.F., Markelz A.G. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. 243901.
  17. Tan N.Y., Li R., Bräuer P., D’Agostino C., Gladden L.F., Zeitler J.A. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2015. V. 17. P. 5999.
  18. Nemova E.F., Cherkasova O.P., Nikolaev N.A., Dultseva G.G. // Biophysics (Russian Federation). 2020. V. 65. No. 3. P. 410.
  19. Alhazmi H.A., Al Bratty M., Meraya A.M., Najmi A., Alam M.S., Javed S.A. // Acta Biochim. Pol. 2021. V. 68. No. 1. P. 99.
  20. Liu X.F., Xia Y.M., Fang Y. J. // Inorg Biochem. 2005. V. 99. No. 7. P. 1449. https://doi.org/10.1016/j.jinorgbio.2005.02.025. PMID: 15908003.
  21. Peng M., Shi S., Zhang Y. // Spectrochim Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 2012. V. 85. No. 1. P. 190. https://doi.org/10.1016/j.saa.2011.09.059.
  22. Hedberg Y.S., Dobryden I., Chaudhary H., Wei Z., Claesson P.M., Lendel C. // Colloids Surf B Biointerfaces. 2019. V. 173. P. 751.
  23. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95th edition. Ed. W.M. Haynes. CRC Press, 2014.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Scheme of the installation for irradiation of BSA film samples. To generate and detect THz radiation, pulses of the second harmonic of an erbium fiber laser are used (radiation wavelength - 775 nm, pulse duration - 130 fs, pulse repetition frequency - 77 MHz, average power - 80 mW). To convert laser radiation into THz radiation, a photoconductive antenna with gallium arsenide is used. The detection system consists of a 1 mm thick ZnTe (110) detector crystal, a quarter-wave plate, a Wollaston prism, photodiodes, an operational amplifier (OP-amp), and a lock-in detector.

Download (561KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Dependence of the integral intensity of the low-intensity triplet signal associated with BSA clusters on the oxygen content in the solution according to EPR spectroscopy data: circles—irradiated sample, squares—unirradiated.

Download (135KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the content of BSA dimers (relative to their content in a non-irradiated solution with a maximum oxygen content) on the oxygen concentration in the solution according to high-performance liquid chromatography: circles - irradiated sample, squares - non-irradiated.

Download (144KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».