- Код статьи
- S0233475525010047-1
- DOI
- 10.31857/S0233475525010047
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 42 / Номер выпуска 1
- Страницы
- 45-52
- Аннотация
- Изучены адсорбция и фотохимические реакции пиранина на бислойной липидной мембране (БЛМ) с помощью измерения электростатических потенциалов на границе мембраны с водой. Зависимость электростатических потенциалов, возникающих из-за адсорбции пиранина, от его концентрации в растворе описывается теорией Гуи–Чепмена в предположении, что на мембране адсорбируются анионы с тремя заряженными группами. При освещении БЛМ с адсорбированным на ней пиранином существенных изменений граничного потенциала не обнаружено. Значительные изменения потенциала наблюдались, если на БЛМ помимо пиранина были адсорбированы молекулы стириловых красителей di-4-ANEPPS или RH-421. Знак и величина этих изменений соответствуют исчезновению дипольного потенциала, создаваемого молекулами стириловых красителей на БЛМ. Скорость исчезновения потенциала была пропорциональна концентрации пиранина и интенсивности освещения. Исчезновение потенциала может быть вызвано как связыванием протонов, освободившихся из молекулы пиранина, с молекулами красителей с их последующей десорбцией с БЛМ, так и их разрушением. Молекулы пиранина и стириловых красителей могут образовывать комплексы на границе БЛМ. Об этом говорят эксперименты, в которых сумма изменений потенциала, вызванных их адсорбцией по отдельности, значительно отличалась от изменения граничного потенциала при их одновременной адсорбции. Кинетика исчезновения дипольного потенциала БЛМ со стириловыми красителями при возбуждении пиранина оказалась аналогичной наблюдавшейся ранее с другим соединением – 2-метокси-5-нитрофенилсульфатом натрия, освобождающим протоны на границе мембраны при освещении. Это позволяет предположить, что она связана с десорбцией с мембраны молекул красителя, из-за связывания с ними протонов, освободившихся из возбужденных молекул пиранина.
- Ключевые слова
- пиранин стириловые красители протоны на границе мембраны адсорбция поверхностный потенциал липидная мембрана
- Дата публикации
- 17.09.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 19
Библиография
- 1. Ташкин В.Ю., Вишнякова В.Е., Щербаков А.А., Финогенова О.А., Ермаков Ю.А., Соколов В.С. 2019. Изменение емкости и граничного потенциала бислойной липидной мембраны при быстром освобождении протонов на ее поверхности . Биол. мембраны. 36 (2), 101–108. doi 10.1134/S0233475519020075
- 2. Sokolov V.S., Tashkin V.Yu., Zykova D.F., Kharitonova Yu.V., Galimzyanov T.R., Batishchev O.V. 2023. Electrostatic Potentials Caused by the Release of Protons from Photoactivated Compound Sodium 2-Methoxy-5-nitrophenyl Sulfate at the Surface of Bilayer Lipid Membrane. Membranes. 13, 722. doi 10.3390/membranes13080722
- 3. Geissler D., Antonenko Y.N., Schmidt R., Keller S., Krylova O.O., Wiesner B., Bendig J., Pohl P., Hagen V. 2005. (Coumarin-4-yl)methyl esters as highly efficient, ultrafast phototriggers for protons and their application to acidifying membrane surfaces. Angew.Chem.Int.Ed Engl. 44(8), 1195–1198. doi 10.1002/anie.200461567
- 4. Abbruzzetti S., Sottini S., Viappiani C., Corrie J.E. 2006. Acid-induced unfolding of myoglobin triggered by a laser pH jump method. Photochem.Photobiol.Sci. 5(6), 621–628. doi 10.1039/b516533d
- 5. Fibich A., Apell H.J. 2011. Kinetics of luminal proton binding to the SR Ca-ATPase. Biophys.J. 101(8), 1896–1904. doi 10.1016/j.bpj.2011.09.014
- 6. Ташкин В.Ю., Щербаков А.А., Апель Х.-Ю., Соколов В.С. 2013. Конкурентный транспорт ионов натрия и протонов в цитоплазматическом канале Na + , K + -ATP-азы. Биол. мембраны. 30 (2), 105–114.
- 7. Serowy S., Saparov S.M., Antonenko Y.N., Kozlovsky W., Hagen V., Pohl P. 2003. Structural proton diffusion along lipid bilayers. Biophys.J. 84 (2 Pt 1), 1031–1037. doi 10.1016/S0006-3495(03)74919-4
- 8. Springer A., Hagen V., Cherepanov D.A., Antonenko Y.N., Pohl P. 2011. Protons migrate along interfacial water without significant contributions from jumps between ionizable groups on the membrane surface. Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 108 (35), 14461–14466. doi 10.1073/pnas.1107476108
- 9. Weichselbaum E., Osterbauer M., Knyazev D.G., Batishchev O.V., Akimov S.A., Hai N.T., Zhang C., Knor G., Agmon N., Carloni P., Pohl P. 2017. Origin of proton affinity to membrane/water interfaces. Sci.Rep. 7, 4553. doi 10.1038/s41598-017-04675-9
- 10. Weichselbaum E., Galimzyanov T., Batishchev O.V., Akimov S.A., Pohl P. 2023. Proton Migration on Top of Charged Membranes. Biomolecules. 13 (2), 352. doi 10.3390/biom13020352
- 11. Zhang C., Knyazev D.G., Vereshaga Y.A., Ippoliti E., Nguyen T.H., Carloni P., Pohl P. 2012. Water at hydrophobic interfaces delays proton surface-to-bulk transfer and provides a pathway for lateral proton diffusion. Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 109(25), 9744–9749. doi 10.1073/pnas.1121227109
- 12. Heberle J., Riesle J., Thiedemann G., Oesterhelt D., Dencher N.A. 1994. Proton migration along the membrane surface and retarded surface to bulk transfer. Nature. 370 (6488), 379–382. doi 10.1038/370379a0
- 13. Malkov D.Y., Sokolov V.S. 1996. Fluorescent styryl dyes of the RH series affect a potential drop on the membrane/solution boundary. Biochem.Biophys.Acta. 1278, 197–204. doi 10.1016/0005-2736(95)00197-2
- 14. Gross D., Loew L.M. 1989. Fluorescent indicators of membrane potential: microspectrofluorometry and imaging. Methods Cell Biol. 30, 193–218. doi 10.1016/S0091-679X(08)60980-2
- 15. Clarke R.J., Kane D.J. 1997. Optical detection of membrane dipole potential: avoidance of fluidity and dye-induced effects. Biochim.Biophys.Acta. 1323 (2), 223–239. doi 10.1016/s0005-2736(96)00188-5
- 16. Sokolov V.S., Gavrilchik A.N., Kulagina A.O., Meshkov I.N., Pohl P., Gorbunova Y.G. 2016. Voltage-sensitive styryl dyes as singlet oxygen targets on the surface of bilayer lipid membrane. J. Photochem. Photobiol.B. 161, 162–169. doi 10.1016/j.jphotobiol.2016.05.016
- 17. Константинова А.Н., Харитонова Ю.В., Ташкин В.Ю., Соколов В.С. 2021. Стириловые красители di-4-ANEPPS и RH-421 как датчики протонов на поверхности липидных мембран. Биол. мембраны. 38 (2), 123–128. doi 10.31857/S0233475521020079
- 18. Gutman M. 1986. Application of the laser-induced proton pulse for measuring the protonation rate constants of specific sites on proteins and membranes. Methods Enzymol. 127, 522–538. doi 10.1016/0076-6879(86)27042-1
- 19. Gutman M. 1984. The pH jump: probing of macromolecules and solutions by a laser-induced, ultrashort proton pulse--theory and applications in biochemistry. Methods Biochem.Anal. 30, 1–103. doi 10.1002/9780470110515.ch1
- 20. Nandi R., Amdursky N.A. 2022. The dual use of the pyranine (HPTS) fluorescent probe: A ground-state pH indicator and an excited-state proton transfer probe. Acc.Chem.Res. 55, 2728–2739. doi 10.1021/acs.accounts.2c00458
- 21. Gutman M., Nachliel E., Gershon E., Giniger R. 1983. Kinetic analysis of the protonation of a surface group of a macromolecule. Eur.J.Biochem. 134 (1), 63–69. doi 10.1111/j.1432-1033.1983.tb07531.x
- 22. Mueller P., Rudin D.O., Tien H.T., Wescott W.C. 1963. Methods for the formation of single bimolecular lipid membranes in aqueous solution. J.Phys.Chem. 67, 534–535.
- 23. Ermakov Yu.A., Sokolov V.S. 2003. Planar Lipid Bilayers (BLMs) and their applications.Ed. Tien H.T., Ottova-Leitmannova A. Amsterdam etc: Elsevier, p. 109–141.
- 24. Sokolov V.S., Mirsky V.M. 2004. Ultrathin electrochemical chemo- and biosensors: Technology and performance. Ed. Mirsky V.M. Heidelberg: Springer-Verlag, P. 255–291.
- 25. McLaughlin, S. 1977. Electrostatic potentials at membrane-solution interfaces. In: Current topics in membranes and transport. Eds. Bronner F., Kleinzeller A. New York, San Francosco, London: Acad. Press. V. 9, p. 71–144. https://doi.org/10.1016/S0070-2161 (08)60677-2.
- 26. Gutman M., Nachliel E., Bamberg E., Christensen B. 1987. Time-resolved protonation dynamics of a black lipid membrane monitored by capacitative currents. Biochim.Biophys. Acta. 905 (2), 390–398.
- 27. Agmon N., Bakker H.J., Campen R.K., Henchman R.H., Pohl P., Roke S., Thamer M., Hassanali A. 2016. Protons and hydroxide ions in aqueous systems. Chem.Rev. 116 (13), 7642–7672. doi 10.1021/acs.chemrev.5b00736
- 28. Knyazev D.G., Silverstein T.P., Brescia S., Maznichenko A., Pohl P. 2023. A new theory about interfacial proton diffusion revisited: the commonly accepted laws of electrostatics and diffusion prevail. Biomolecules. 13 (11), 1641. doi 10.3390/biom13111641
