CC BY
1Физика Водных Растворов
Устный доклад
КОНФОРМАЦИОННАЯ ДИНАМИКА МОЛЕКУЛЫ САХАРОЗЫ В ВОДНОМ РАСТВОРЕ
Дещеня В.И.,1 Кондратюк Н.Д.,123 Ланкин А.В.,21 Норман Г.Э.3-2-1
1 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет, 141701, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский переулок, д.9.
2 Объединенный институт высоких температур РАН, 125412, г. Москва, ул. Ижорская, д.13, стр.2 3 Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", 101000, г. Москва, ул. Мясницкая, д. 20 е-mail: [email protected]
Изучение структурных характеристик молекулы сахарозы в воде имеет практическое значение для ряда задач. Конформация молекул и образование водородных связей определяют свойства продуктов в пищевой промышленности, а также возможность стабилизации белка в растворе, что важно для фармацевтической области.
Экспериментальное изучение конформации сахарозы в водном растворе является сложной задачей из-за быстрых структурных изменений. Эффективным инструментом для таких исследований является метод молекулярной динамики. Однако он требует подходящего для системы потенциала, а поиск такового для растворов углеводов ведется до сих пор [1]. За последние пять лет были предложены несколько потенциалов, которые аккуратно воспроизводят взаимодействия в водных растворах moho-, ди- и полисахаридов [1-3].
В работе используется потенциал межатомного взаимодействия, который показал хорошую воспроизводимость экспериментальных коэффициентов диффузии и вязкости [3], для исследования конформаций молекулы сахарозы в водном растворе. Из анализа траекторий получено нескольких устойчивых конформаций гликозид-ной связи (показаны на рисунке выше), что согласуется с более ранними вычислительными работами [4]. Показано, что наиболее стабильная конформация ближе всех находится к кристаллической [5], что подтверждается экспериментальными данными [6]. Для каждой конформации рассчитаны времена жизни и выявлены водородные связи, стабилизирующие её.
Исследование поддержано Программой стратегического академического лидерства «Приоритет-2030»
(соглашение 75-15-2024-200 от 06.02.2024).
Литература:
[1] S.H. Jamali, T. Westen, O.A. Moultos and T.J.H. Vlugt, Optimizing Nonbonded Interactions of the OPLS Force Field for Aqueous Solutions of Carbohydrates: How to Capture Both Thermodynamics and Dynamics, J. Chem. Theory Comput. V.14, No. 12. P. 6690-6700 (2018).
[2] W.K. Lay, M.S. Miller and A.H. Elcock, Optimizing solute-solute interactions in the GLYCAM06 and CHARMM36 carbohydrate force fields using osmotic pressure measurements, J. Chem. Theory Comput., V. 12, No. 4, P. 1401-1407 (2016).
[3] V.I. Deshchenya, N.D. Kondratyuk, A.V. Lankin and G.E. Norman, Molecular dynamics study of sucrose aqueous solutions: From solution structure to transport coefficients, J. Mol. Liq., V. 367, P. 120456 (2022).
[4] J. Xia and D.A. Case, Sucrose in Aqueous Solution Revisited: 2. Adaptively Biased Molecular Dynamics Simulations and Computational Analysis of NMR Relaxation, Biopolymers, V. 97, No. 5, P. 289-302 (2012).
[5] G.M. Brown and H.A. Levy, Sucrose: Precise determination of crystal and molecular. structure by neutron diffraction, Science, V.141, N. 3584, P. 921-923 (1963).
[6] D.G.B. Silva, F. Hallwass and A. Navarro-Vázquez, Single experiment measurement of residual dipolar couplings in aqueous solution using a biphasic bisperylene imide chromonic liquid crystal, Magn Reson Chem., V. 59, No. 4, P. 408-413 (2021).
(, - mthjj/bur
