CC BY
20ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ, Серия А, ¡995, том 37, № 11, с. 1861 - 1867
ХИМИЧЕСКИЕ - ПРЕВРАЩЕНИЯ
УДК 541.64:547.96
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СЕТЧАТОГО ПОЛИАКРИЛАТА
НАТРИЯ С БЕЛКАМИ1 © 1995 г. В. Б. Карабанова, В. Б. Рогачева, А. Б. Зезин, В. А. Кабанов
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 119899 Москва, Ленинские горы Поступила в редакцию 28.01.95 г.
Изучено взаимодействие сетчатого полиакрилата натрия с белками: цитохромом с, лизоцимом и протамином. Установлено, что слабосшитый полиакрилатный гель способен сорбировать белки, несущие положительный заряд в широком интервале рН и ионной силы среды, с образованием в фазе геля интерполимерного комплекса, в котором белковые частицы связаны с участками сетчатого полиакрилата натрия солевыми связями. Определены составы комплексов и количество солевых связей между карбоксильными группами сетки и аминогруппами белков. Состав образующихся комплексов сетчатого полиакрилата натрия с белками не зависит от соотношения компонентов в реакционной смеси и соответствует составам нерастворимых комплексов, образованных линейным полиакрилатом натрия и белками. Сорбция белков осуществляется как фронтально распространяющаяся гетерогенная реакция, что и обусловливает возможность получения слоистых композиций из заряженных сеток и белков.
ВВЕДЕНИЕ
Слабосшитые полиэлектролитные сетки привлекают в последнее десятилетие особое внимание исследователей. В первую очередь это связано с изучением явления коллапса таких сеток [1]. Особый интерес представляет коллапс, обусловленный взаимодействием сетки с противоположно заряженными полиионами или мицеллообра-зующими ПАВ. При таком взаимодействии происходит локализованный коллапс, что выражается в возникновении резкой границы между наружным сколлапсированным слоем, представляющим собой интерполимерный комплекс (ИПК), и сильно набухшей внутренней частью образца, представляющей собой исходный гель. Это открывает новые возможности для дизайна структур типа внутреннее ядро (сильно набухших гель)-оболочка (слой ИПК) [2-4]. Фронтальный характер интерполимерных реакций (ИПР) с участием сетчатых полиэлектролитов позволяет создать многослойные структуры с заданной толщиной и формой чередующихся слоев ИПК, включающих полиэлектролиты различной природы, в том числе природного происхождения. При этом особый интерес представляют исследования процессов переноса белков в химически комплементарных гелях. Такие процессы могут служить моделью активированного транспорта природных полиэлектролитов в биологических средах, они могут быть использованы также для дизайна различных функциональных полиэлект-
1 Работа выполнена при финансовой поддержке Международного научного фонда (грант МЗОООО).
ролитных систем медико-биологического назначения.
К настоящему времени подробно исследованы процессы сорбции белков густосетчатыми иони-тами. Однако в таких системах [5 - 8] взаимодействие ионита с молекулами белков фактически представляет собой сорбцию последних в порах твердого сорбента.
В первой работе, посвященной взаимодействию гомогенных высоконабухающих сетчатых полиэлектролитов с белками, исследовано взаимодействие сшитого полиакрилата натрия (СПА-№) с лизоцимом [9]. Авторы показали, что сорбция лизоцима полиакрилатной сеткой протекает при рН ниже изоэлектрической точки (ИЭТ) белка, т.е. в условиях, при которых белок и сетка противоположно заряжены. Это свидетельствует об электростатической природе взаимодействия. Показано, что количество белка, включенного в сетку, существенно зависит как от рН среды, так и от химической природы низкомолекулярных ионов.
В настоящей статье изложены результаты наших исследований, начатых независимо от работы [9]. Мы изучили взаимодействие между СПА-Йа и белками - цитохромом с, лизоцимом и протамином, имеющими относительно невысокие молекулярные массы.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Гель полиакриловой кислоты синтезировали радикальной сополимеризацией акриловой кислоты (АК) в 10%-ном водном растворе сКД^'-ме-
1861
1*йлен-б«с-акриламидом (1% от массы мономера) в качестве сшивателя и персульфатом аммония (0.2 мае. % от АК) и метабисульфитом натрия (0.2 мае. % от АК) в качестве инициатора [10]. Полимеризацию вели в течение 1 суток при комнатной температуре. Полученный гель нейтрализовали NaOH.
Набухаемость гелей и продуктов завершенных ИПР определяли весовым методом и характеризовали величиной набухаемости
Н = (т{ - т2)/т2,
где /и, - масса набухшего образца, т2 - масса сухого образца. Набухаемость Я геля СПА-Na (рН 7.3) составляла 600.
В работе использовали цитохром с сердца лошади фирмы "Sigma" (США) с М = 12400. Цитохром содержит 13 свободных отрицательно заряженных карбоксильных групп (аспаргиновой и глутаминовой кислот) и 23 положительно заряженных аминогрупп, 18 из которых - первичные аминогруппы лизина [11]. Такое соотношение отрицательно и положительно заряженных ионо-генных групп определяет высокое значение ИЭТ цитохрома с, равное 10.3 [11]. Глобула цитохрома с представляет собой шар диаметром 30 А [12]. Лизоцим куриных яиц получен на заводе "Био-лар" (Олайне) и имеет М = 14000. Белок содержит 7-10 свободных отрицательно заряженных карбоксильных групп (аспаргиновой и глутаминовой кислот) и 17 - 19 положительно заряженных аминогрупп, 11 из которых - гуанидиновые группы аргинина [13 - 16]. ИЭТ лизоцима равна 11.0 [13], молекула представляет собой вытянутый эллипсоид вращения с осями 35 и 45 А [13].
В качестве третьего белкового реагента использовали смесь двух протаминов состава 3 : 1 (по массе), полученную из гонад Acipenser stellatus в форме сульфата [17]. Первый из белков содержит 20 аминогрупп (12 аргининовых, 5 лизиновых и 3 гистидиновых), а второй - остаток глутаминовой кислоты и 20 аминогрупп (19 аргининовых и 1 гистидиновую). Средняя молекулярная масса белка равна 4400.
Таким образом, используемые в работе лизоцим и цитохром с являются типичными полиам-фолитами с высокой ИЭТ, а протамин по плотности заряда сравним с обычными синтетическими полиаминами.
Изучение взаимодействия белков с гелем СПА-Na проводили в водных растворах в интервале рН 3 - 12, при этом концентрация растворов белков для цитохрома с и лизоцима составляла 0.25 - 0.40 мг/мл, для протамина - 0.5 - 2.0 мг/мл. Измерение рН растворов производили на рН-мет-ре РЫМ 83 AUTOCA1 фирмы "Radiometer" (Дания). Концентрацию цитохрома с определяли по величине поглощения растворов при X = 409 нм
(коэффициент экстинции ет = 110000 л/(моль см)), лизоцима - при X=281 нм (е^, = 31200 лДмоль см)), протамина - при X = 230 нм (е^ = 6000 лДмоль см)). Здесь д далее представлены данные в расчете на 1 моль молекул белка. Оптическую плотность измеряли на спектрофотометре "Hitachi-150-20" (Япония).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Образцы равновесно набухшего геля СПА-Na массы т = 0.1 - 1.5 г при погружении в нейтральные бессолевые растворы цитохрома с, лизоцима или протамина эффективно сорбируют белки. Уже через несколько минут на поверхности прозрачного геля образуется тонкая матовая (в случае лизоцима), окрашенная в красный цвет (в случае цитохрома с) или радужная (в случае протамина) пленка ИПК, которая с течением времени утолщается. Образец геля при этом уменьшается в объеме и при достаточном количестве белка в окружающем растворе в конечном счете превращается в компактный, непрозрачный продукт реакции - ИПК, объем которого в -10 раз меньше объема исходного геля. Отметим, что контракция, происходящая при взаимодействии аналогичных гелей с противоположно заряженными полиионами и ПАВ, составляет величину порядка 102 [2,4].
На рисунке представлены кинетические кривые сорбции белков гелем СПА-Na в координатах степень завершенности процесса. F - время t (F = QJQoc, где Q, - количество белка, поглощенного к моменту времени t, - максимальное количество белка, которое способен поглотить гель в условиях эксперимента). Из рисунка видно, что время, в течение которого происходит полное превращение кубического образца геля массой 0.7 г в ИПК, составляет несколько часов. При этом гель поглощает 10 - 12 мг цитохрома с или лизоцима и 23 - 27 мг протамина. Отсюда следует, что емкость СПА-Na в нейтральных бессолевых средах по отношению к этим белкам составляет 18 - 20 г белка на 1 г сухого полимера для цитохрома с и лизоцима и 40 - 50 г протамина на 1 г сухого СПА-Na.
Существенно, что такое взаимодействие СПА-Na с белками наблюдается только в интервале рН, в котором белковые молекулы заряжены положительно (рН < ИЭТ), что согласуется с данными работы [9], в которой описано взаимодействие геля СПА-Na с лизоцимом. Действительно, при погружении образцов СПА-Na в растворы цитохрома с или лизоцима при рН > 11 > ИЭТ не наблюдается заметной убыли белков в окружающем гель растворе. В этих условиях коэффициент распределения, например цитохрома с СБ вгеле: Съ врастворе =0.5, поэтому при соотношении объемов геля и раствора Угеля : Vpacreopa <0.1
количество белка в геле не превышает 5% от общего количества белка в смеси. Более того, интерполимерный комплекс СПА-Ма-белок, полученный в нейтральной среде и помещенный затем в водный раствор ИаОН при рН > 11, разрушается в течение нескольких часов, о чем свидетельствует выделение в окружающий раствор практически всего белка, включенного в ИПК. Это означает, что сорбция белка происходит в результате ИПР, сопровождающейся образованием солевых связей между отрицательно заряженными карбоксилатными группами сетки и положительно заряженными аминогруппами на поверхности белковых глобул. Эта ИПР представлена на схеме
о*-
(1)
+ лЫа+ + лХ"
Для простоты показаны только доминирующие положительные заряды белка и их противоионы, хотя в действительности значительная часть положительно заряженных групп белковой молекулы может быть включена в цвиттер-ионные пары.
Если количество белка в растворе, окружающем гель, недостаточно для полного превращения образца геля в ИПК, поглощение белка из раствора протекает практически до полного исчерпания последнего; иными словами равновесие ИПР (1) нацело сдвинуто вправо.
В табл. 1 представлены составы ИПК, образующихся в различных средах: фИпк = (^спл-ыа : где ^СПА-Ыа и ЫБ_ количество звеньев сетки и молекул белка в образце ИПК соответственно. Значения А^спл-иа определяли весовым методом, зная величину набухаемости геля; значения определяли по убыли концентрации белка в окружающем растворе или весовым методом по разнице массы сухого исходного СПА-Ыа и продукта его реакции с белком, высушенного до постоянной массы.
Составы нерастворимых ИПК, образующихся между линейным ПА-Ыа (ЛПА-Ыа) (М = 3.0 х 105)
Время, мин
Кинетические кривые сорбции гелем СПА-Ыа цитохрома с (/), протамина (2) и лизоцима (3). с = 0.4 (/, 5) и 2 мг/мл (2), тСпл-Ыа = 0-7 г, рН 7, Т = 20°С.
и цитохромом с или лизоцимом при тех же значениях рН, что и для комплексов белков с СПА-№, также приведены в табл. 1. Комплексы ЛПА-Иа получали, титруя водный раствор ЛПА-Иа раствором белка до выпадения осадка. Осадок центрифугировали и затем растворяли в водно-солевом растворе (0.5 N №С1). Полученный раствор анализировали на содержание ЛПА-Иа методом потенциометрического титрования, а белка - спе-ктрофотометрически.
Из табл. 1 видно, что в среднем на одну молекулу цитохрома с или лизоцима, включенную в ИПК, приходится 9 - 10 звеньев сетки, а на молекулу протамина - 20 звеньев сетки. Полученные составы практически совпадают с составами соответствующих нерастворимых ИПК, образованных ЛПА-Иа и белками в тех же условиях. Суще-
Таблица 1. Составы интерполимерных комплексов ЛПА-Ыа-белок и СПА-Ыа-белок, образующихся в бессолевых средах
ИПК рН Фипк
СПА-Ыа-цитохром с 3.0 70
4.5 35
7.0 10
10.0 15
ЛПА-Ыа-цитохром с 7.0 9
СПА-Ыа-лизоцим 7.0 10
ЛПА-Ыа-лизоцим 7.0 9
СПА-Ыа-протамин 7.0 20
Таблица 2. Количество солевых связей, приходящихся на одну молекулу белка в комплексе СПА-Иа-белок
Образец, № Вид иона Измеренное количество выделившихся ионов п х 105, моли Белок Количество белка, включенного в ИПК, vB х 10б, моли Количество солевых связей на одну молекулу белка в ИПК
1 SOf 1.26 Протамин 1.97 12.8
2 SO*~ 1.32 » 2.07 12.8
3 SO4" 1.22 » 2.01 12.1
1 Na+ 2.22 Протамин 1.97 11.3
2 Na+ 2.56 » 2.07 12.4
3 Na+ 2.49 » 2.01 12.4
4 Na+ 0.175 Цитохром с 0.238 7.4
5 Na+ 0.643 » 0.969 6.6
6 Na+ 0.250 » 0.323 7.7
сгвенно, что состав ИПК, образованных СПА-№, не зависит от исходного соотношения компонентов в реакционной смеси. Так, значения фипк, представленные в табл. 1, остаются неизменными в широком интервале изменения составов реакционных смесей фш = (NcnA.ua: МБ)см = 3-10 для цитохрома с и лизоцима и ф^=5 - 20 для протамр-на. Иными словами, введение избыточных количеств белка в реакционную систему не приводит к его дополнительной сорбции сеткой. Это свойство является общим для щирокого круга ИПК, в том числе для ИПК, образованных сетчатыми и линейными полиэлектролитами [2], а также противоположно заряженными сетчатыми полиэлектролитами и ионогенными ПАВ [4]. В то же время известно, что при взаимодействии линейных полиэлектролитов с белками в водных растворах,' содержащих значительный избыток белка, возможно образование водорастворимых несге-хиометрических ИПК (НИПК), обогащенных белком. Так, в системе линейный поли-М-этил-4-винилпиридиний бромид (ЛПЭП)-бычий сывороточный альбумин (БСА), состав такого НИПК отвечает соотношению отрицательно заряженных групп БСА и положительно заряженных аминогрупп полимера, равному 2.3 [18]. В таком НИПК на одну глобулу БСА в среднем приходится 45 звеньев ЛПЭП.
В литературе описаны водорастаоримые НИПК, включающие избыток заряженных звеньев линейного полиэлектролита. В частности, в работе [19] изучены водорастворимые НИПК, образованные ЛПЭП и БСА, в которых на одну глобулу белка приходится 330 звеньев поликатиона. Нами установлено, что в системе ЛПА-№-лизоцим при составе смеси ф^ = (/УлпА-ыа '• - 160 образуются водорастворимые НИПК, в которых на одну глобулу лизоцима приходится 160 и более звеньев полианиона. Совершенно иначе ведут себя системы белок-сетчатый полиэлектролит.
Здесь даже при значительном дефиците молекул белка по отношению к общему числу звеньев в исходном геле СПА-Ыа в объеме геля происходит макроскопическое фазовое разделение, т.е. образование слабонабухшего наружного слоя ИПК определенного состава (табл. 1), сосуществующего с сильно набухшим исходным гелем, который практически не содержит белка. Ниже схематически изображены образцы гетерофазного геля, получающиеся при различных составах реакционной СМеСИ (Фсм1 >Фсм2> Фсмз)
белок
Исходный гомогенный гель
см 1
Такое макроскопически неравномерное распределение белка в образце геля, по-видимому, отвечает термодинамическому равновесию сосуществующих фаз, поскольку длительное выдерживание гетерогенных образцов А и Б в воде не приводит ни к смешению, ни к размыванию межфазной границы. Это особенно легко наблюдать для системы СПА-Иа-окрашенный в красный цвет цитохром с. В то же время добавление в окружающую среду новых порций белка сопровождается увеличением толщины наружного слоя ИПК и соответственно уменьшением массы внутренней области.
Явление макроскопического диспропорциони-рования характерно также для реакций заряженных сеток с противоположно заряженными линейными полиэлектролитами [2] и ионогенными мицеллообразующими ПАВ [4].
Интересно, что составы ИПК, образованных сетчатыми полиэлектролитами и белками фипк> совпадают с величиной ф* = (л+ - «_)> представляющей собой разность между числом положительно п+ и отрицательно заряженных п_ групп в молекуле белка, которая определяется их аминокислотным составом. Так, для цитохрома с ф* = 10, для лизоцима ф* = 7 - 12, для протамина ф* = 19 -20. Эти значения, как видно из табл. 1, практически совпадают с соответствующими фипк- Очевидно, однако, что представленные в табл. 1 составы ИПК a priori нельзя отождествить с количеством солевых связей q, образованных единичной молекулой белка со звеньями заряженной сетки. Но эти величины можно независимо определить, измеряя количество низкомолекулярных противоионов, выделившихся в результате взаимодействия карбоксилатных групп сетки и прото-нированных аминогрупп белка (схема (1)). Поскольку химическая природа противоионов про-тонированных аминогрупп в исходных лизоциме и цитохроме с неизвестна, q определяли, измеряя количество Na+ противоионов сетки, выделившихся в окружающий раствор после завершения ИПР. В случае реакции с протамином дополнительно измеряли количество выделившихся противоионов белка - сульфат-ионов.
Концентрацию ионов Na+ определяли методом пламенной фотометрии на фотометре "FLOPHO" (Германия), сульфат-ионов - методом ионнооб-менной хроматографии на хроматографе SIC-800 "BIOTRONIC" (Германия). Количество образующихся солевых связей полагали равным количеству выделившихся противоионов. Эти величины, отнесенные к числу молекул белка, включенных в ИПК, представлены в табл. 2. Из этой таблицы в частности следует, что из 10 карбоксилатных групп сетки, приходящихся на одну глобулу цитохрома с в продукте завершенной реакции (табл. 1), около 7 СОО~-групп образуют с ней солевые связи. Это хорошо согласуется с данными потенциометрического титрования цитохрома с, приведенными в работе [20]; из этих данных следует, что глобула цитохрома с имеет в нейтральных средах заряд +7. Для ИПК, образованного протамином, количество выделившихся ионов
Na+ и S04 соответствует образованию 12-13 солевых связей на одну молекулу белка.
Экспериментально найденные значения фИПк и q существенно зависят от рН среды. Из табл. 1 видно, что при понижении рН от 7 до 4.5 и до 3, Фипк возрастает от 10 до 35 и до 70 соответственно. Это обусловлено уменьшением степени диссо-
Таблица 3. Значения равновесных концентраций цитохрома с в окружающем ИПК солевом растворе (количество белка, включенного в гель, 8.86 х Ю-7 моль, объем раствора 10 мл
Концентрация NaCl N Равновесная концентрация цитохрома сх 106, моль/л Доля выделившегося цитохрома с от включенного в исходный ИПК, %
0.05 0.6 6.8
0.08 1.0 11.3
0.10 1.5 16.9
0.12 3.5 39.5
0.15 5.5 62.1
0.20 6.6 74.5
0.25 7.0 79.0
циации карбоксильных групп сетки, что отражается в заметном уменьшении емкости Геля по отношению к белку. Депротонирование аминогрупп белка в щелочных средах также приводит к смещению равновесия ИПР: при рН > ИЭТ белков ИПК разрушается, и белок практически полностью выделяется в раствор, окружающий гель.
Интерполимерной комплекс СПА-Ыа-белок, стабилизированный системой межцепных солевых связей, разрушается также под действием экранирующих низкомолекулярных солей. В табл. 3 представлены значения равновесных концентраций цитохрома с в растворе, окружающем ИПК, при различных концентрациях №С1. Видно, что ИПК остается устойчивым вплоть до сМаС1 = 0.1 № равновесные концентрации цитохрома с в окружающем ИПК растворе при сМаа < 0.1N малы. При сМаС, > 0.1 N происходит интенсивное выделение белка из ИПК в раствор, свидетельствующее о диссоциации ИПК, и при достижении . сМаС10.15 - 0.20 N практически весь цитохром с обнаруживается в растворе, окружающем гель. Аналогично ведет себя и интерполимерный комплекс СПА-Иа-лизоцим. Приведенные в табл. 3 данные показывают, что разрушение комплекса СПА-Ма-белок происходит в узком интервале изменения концентрации низкомолекулярной соли, т.е. кооперативно.
Концентрация №0, при которой разрушаются ИПК, образованные цитохромом с и лизоци-мом, существенно ниже по сравнению с концентрациями соли, необходимой для разрушения ИПК, образованных СПА-Ма и синтетическими линейными полиэлектролитами с высокой плотностью заряда. Следует отметить, что сравнительно невысокая устойчивость ИПК, образованных глобулярными белками, по-видимому, существенна с точки зрения функционирования белков в "живых" системах, поскольку в условиях
соответствующих физиологическим (0.14 N №0), взаимодействия белков с природными полиэлектролитами (поверхностями клеток, клеточными мембранами и т.д.) подавлены.
ИПК СПА-Ка-протамин в отличие от рассмотренных выше разрушается при достижении с№а = 1.5 N. Столь высокая устойчивость характерна для комплексов, образованных синтетическими полиэлектролитами с высокой плотностью заряда. По-видимому, именно высокая устойчивость таких ИПК в водно-солевых средах при концентрациях солей выше концентрации их в физиологическом растворе обусловливает функционирование протамина в биологических системах в виде комплекса с ДНК [17].
Исследование взаимодействия заряженных гелей с противоположно заряженными линейными полиэлектролитами [20] показало, что перенос полиионов в таких сетках осуществляется путем послойного продвижения макромолекул от периферии к центру образца геля без перемешивания продвигающихся молекул. Молекулярный механизм эстафетного переноса полиионов обеспечивается ИПР обмена, протекающей на границе между слоем ИПК и непревращенным гелем.
По аналогичному механизму, по-видимому, происходит перенос белков в противоположно заряженных сетках. Об этом, в частности, свидетельствует возникновение многослойных композиций в результате последовательного взаимодействия геля СПА-Ыа с различными белками. Например, если гель СПА-Ыа на некоторое время, недостаточное для превращения целого образца геля в ИПК, поместить сначала в раствор лизоцима, а затем в раствор цитохрома с, образующийся в результате образец содержит белое непрозрачное ядро - интерполимерный комплекс СПА-Иа-лизоцим и внешнюю окрашенную в красный цвет оболочку - интерполиэлектролит-ный комплекс СПА-№-цитохром с. Схема такого эксперимента приведена ниже.
ИПК СПА-Ыа-лизоцим ИПК СПА-№-цитохром с
При обратной последовательности обработки геля конечный продукт имеет красное ядро - интерполимерный комплекс СПА-Ма-цитохром с и
белую оболочку - интерполимерный комплекс CnA-Na-лизоцим. Подобные процессы могут быть использованы для конструирования различных полиферментных систем, диагностических устройств и т.п.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Тапака Т., FilmoreDJ., Sun S.T., NishioJ., SwislovCA., Shar A. // Phys. Rev. Lett. 1980. V. 45. P. 1636.
2. Рогачева В.Б., Превыш B.A., Зезин A.B., Кабанов В.А. Ц Высокомолек. соед. А. 1988. Т. 30. № 10. С. 2120.
3. Кабанов В.А., Зезин А.Б., Рогачева В.Б., Превыш В.А. II Докл. АН СССР. 1988. Т. 303. № 2. С. 399.
4. Хандурина Ю.В., Рогачева В.Б., Зезин А.Б., Кабанов В.А. II Высокомолек. соед. А. 1994. Т. 36. № 2. С. 229.
5. Селезнева A.A., Самсонов Г.В. // Хим.-фармацевт. журн. 1981. №7. С, 77.
6. Шатаева JI.K., Самсонов Г.В. // Хим.-фармацевт. журн. 1977. № 4. С. 78.
7. Шатаева J1.K., Кузнецова H.H., Елысин Г.Э. Карбоксильные катиониты в биологии. Л.: Наука, 1979.
8. Кузнецова H.H., Рожецкая Н.М., Москвичев Б.В., Шатаева JI.K., Селезнева A.A., Огороднова Н.М., Самсонов Г.В. Ц Высокомолек. соед. А. 1976. Т. 17. № 2. С. 355.
9. Shigeki Nagamatsu, Yoshikini Nabeshima and Allan S. Hoffman. Ц Polym. Prepr. 1992. V. 33. № 2. P, 478.
10. Чупятов A.M., Рогачева В.Б., Зезин A.B., Кабанов В.А. II Высокомолек. соед. А. 1994. Т. 36. № 2. С. 212.
11. Lemberg R., Barrett J. The Cytochromes. London; New York: Acad. Press, 1973. P. 122.
12. Shinkai W., Hase Т., Vagi Т., Matsubara H. // J. Bio-chem. (Tokyo). 1988. V. 87. P. 1747.
13. Lehninger A.L. Biochemistry. New York: Worth Publ., 1972.
14. Kalous V., Pavlitek. Biofyzikälni Chemie. Praha SNTL, Nakladatelstvi Technicki Literatury, 1980,1984.
15. Химическая энциклопедия. M.: Советская энциклопедия, 1961.
16. Phielips D.C. Lysozyme. New York: Acad. Press, 1974.
17. Юликова Е.П., Рыбин B.K., Силаев А.Б. // Биоорган. химия. 1979. Т. 5. № 1. С. 5.
18. Зайцев B.C., Изумрудов В.А., Зезин А.Б., Кабанов В.А. II Докл. АН СССР. 1992. Т. 322. № 2. С. 318.
19. Изумрудов В.А., Касаикин В.А., Ермакова JI.H., Мустафаев М.И., Зезин А.Б., Кабанов В.А. // Высокомолек. соед. А. 1981. Т. 23. № 6. С. 1365.
20. Shaw R.W., Hartzell Ch.R. II Biochemistry. 1976. V. 15. №9. Р. 1909.
Interaction of Cross-Linked Sodium Polyacrylate with Proteins V. B. Karabanova, V. B. Rogacheva, A. B. Zezin, and V. A. Kabanov
Moscow State University, Leninskie Gory, Moscow, 119899 Russia
Abstract - Interaction of cross-linked sodium polyacrylate (PA) with proteins (cytochrome c, lysozyme, and protamine) was studied. It was established that lightly cross-linked polyacrylate gel is able to sorb proteins, carrying positive charge, within a wide range of pH and ionic strengths of the medium. As a result, an interpolymer complex forms in the gel phase, in which the protein species are connected by salt bonds to the regions of cross-linked sodium polyacrylate. The compositions of complexes and the number of salt bonds between carboxyl groups of the cross-linked polymer and amino groups of proteins were determined. The composition of complexes between cross-linked sodium polyacrylate and proteins is independent of the component ratio in the reaction mixture and corresponds to the composition of insoluble complexes formed between linear sodium polyacrylate and these proteins. The sorption of proteins occurs at the front of the propagating heterogeneous reaction, which accounts for the possibility to obtain layered compositions comprising charged polymer networks and proteins.
