Классификация змеиных ядов с помощью рамановской спектроскопии
04.07.2023
Учёные Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН и Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН провели исследование различных ядов змей с помощью рамановской спектроскопии и продемонстрировали применимость этого метода для анализа таких сложных биомолекулярных смесей, как яды. Материалы исследования опубликованы в научном рецензируемом журнале Journal of Materials Chemistry B, информация об этом исследовании размещена на сайте на сайте Российской академии наук.
Змеиные яды представляют собой многокомпонентные, преимущественно белковые, смеси. Для изучения состава ядов в настоящее время используются методы, основанные на хроматографии и масс-спектрометрии, которые достаточно трудозатратны и для своей реализации требуют наличия сложного оборудования. Для оценки состава змеиных ядов авторы предложили альтернативный метод, основанный на рамановской спектроскопии, которая является экспресс-методом изучения структурных особенностей различных веществ, в том числе белков. Метод не требует предварительной подготовки образцов, которые используются в небольших количествах, это делает рамановскую спектроскопию чрезвычайно привлекательной для исследования ядов. Рамановский спектр белка содержит уникальную информацию о его структуре: помимо данных об аминокислотной последовательности, спектр дает информацию о вторичной структуре белка.
В данной работе было проведено спектроскопическое исследование сухих ядов различных видов змей из разных родов и семейств. На основе полученных спектров, с помощью математических методов редукции размерности (метод главных компонент) и кластеризации, проведены классификация ядов, отражающая их состав, и отнесение ядопродуцирующей змеи к соответствующему семейству или даже роду. Предлагаемый метод может быть использован для анализа как состава яда, так и вариаций ядов различных видов змей, в том числе редких и исчезающих.
Змеиные яды представляют собой многокомпонентные, преимущественно белковые, смеси. Для изучения состава ядов в настоящее время используются методы, основанные на хроматографии и масс-спектрометрии, которые достаточно трудозатратны и для своей реализации требуют наличия сложного оборудования. Для оценки состава змеиных ядов авторы предложили альтернативный метод, основанный на рамановской спектроскопии, которая является экспресс-методом изучения структурных особенностей различных веществ, в том числе белков. Метод не требует предварительной подготовки образцов, которые используются в небольших количествах, это делает рамановскую спектроскопию чрезвычайно привлекательной для исследования ядов. Рамановский спектр белка содержит уникальную информацию о его структуре: помимо данных об аминокислотной последовательности, спектр дает информацию о вторичной структуре белка.
В данной работе было проведено спектроскопическое исследование сухих ядов различных видов змей из разных родов и семейств. На основе полученных спектров, с помощью математических методов редукции размерности (метод главных компонент) и кластеризации, проведены классификация ядов, отражающая их состав, и отнесение ядопродуцирующей змеи к соответствующему семейству или даже роду. Предлагаемый метод может быть использован для анализа как состава яда, так и вариаций ядов различных видов змей, в том числе редких и исчезающих.
Рисунок 1. А: график главных компонент, отражающий разделение образцов ядов на кластеры в соответствии с их составом; В: график, полученный путем дискриминантного функционального анализа, отражающий разделение образцов в соответствии с принадлежностью ядопродуцирующей змеи к семейству Viperidae или Elapidae. (Источник: https://www.ibch.ru/press/news/science/4569)
Исследование проводилось в рамках работ, реализующихся при сотрудничестве исследователей биологического и физического коллективов, направленных на продвижение оптических методов, в частности, рамановской спектроскопии, в область токсинологии - науки, изучающей свойства ядов животного, растительного и микробного происхождения и токсический процесс, вызванный отравлением ими. Ранее авторами уже был использован этот метод для исследования структур различных токсинов; и работы в этом направлении будут продолжены.
Работа опубликована в рецензируемом научном журнале Journal of Materials Chemistry B, который издается Королевским химическим обществом (Великобритания). В журнале публикуются высококачественные научные исследования в области химии материалов, посвященные свойствам, приложениям и синтезу новых материалов по биологии и медицине.
Ссылка на публикацию: Mozhaeva V, Starkov V, Kudryavtsev D, Prokhorov K, Garnov S, Utkin Yu "Differentiation of snake venom using Raman spectroscopic analysis" J. Mater. Chem. B (2023) http://dx.doi.org/10.1039/D3TB00829K
Источник: сайт Российской академии наук. 03.07.2023. Классификация змеиных ядов с помощью рамановской спектроскопии.
Работа опубликована в рецензируемом научном журнале Journal of Materials Chemistry B, который издается Королевским химическим обществом (Великобритания). В журнале публикуются высококачественные научные исследования в области химии материалов, посвященные свойствам, приложениям и синтезу новых материалов по биологии и медицине.
Ссылка на публикацию: Mozhaeva V, Starkov V, Kudryavtsev D, Prokhorov K, Garnov S, Utkin Yu "Differentiation of snake venom using Raman spectroscopic analysis" J. Mater. Chem. B (2023) http://dx.doi.org/10.1039/D3TB00829K
Источник: сайт Российской академии наук. 03.07.2023. Классификация змеиных ядов с помощью рамановской спектроскопии.