Введение 5
Глава 1. Малоугловое рентгеновское и нейтронное рассеяние
(МУРР/МУРН) как эффективный наноразмерный структурный
метод исследования 16
1.1. Теоретические основы метода малоуглового рассеяния 17
1.2. Эксперимент: синхротронные/нейтронные станции и лабораторные
рентгеновские установки 23
1.3. Оценка структурных параметров 29
1.4. Методы ab initio восстановления формы макромолекул 39
1.5. Методы молекулярной тектоники для моделирования комплексов
биомакромолекул 51
1.6. Восстановление неизвестных частей структуры и учет гибкости
макромолекул 56
1.7. Оценка эффективности ab initio методов восстановления формы
макромолекулярных комплексов с неоднородной электронной
плотностью по данным МУРР/МУРН 70
Глава 2. Апостериорная оценка оптимального углового диапазона
экспериментальных данных МУРР/МУРН с использованием теоремы
Котельникова-Шеннона 95
2.1 Автоматизированный алгоритм оценки оптимального углового диапазона
данных МУРР/МУРН 97
2.2 Оценка работы алгоритма на теоретических и экспериментальных данных
МУРР/МУРН 110
Глава 3. Количественный анализ состава многокомпонентных
полидисперсных систем по данным МУРР/МУРН 119
3.1 Оценка числа компонентов и нахождение объемных долей компонентов
белковой смеси с известными атомными структурами 120
3
3.2 Приближение многокомпонентной системы простыми геометрическими
телами с учетом полидисперсности и межчастичного взаимодействия 123
3.3 Применение разработанных методов для анализа олигомерных смесей и
многокомпонентных самоорганизующихся систем 130
3.3.1 Смесь активной и неактивной форм фермента 130
3.3.2 Олигомерные смеси, находящиеся в динамическом равновесии 140
3.3.3 Самоорганизующиеся многокомпонентные системы 156
Глава 4. Количественный анализ состава липидных и липид-белковых
смесей по данным МУРР 176
4.1 Анализ полидисперсных систем липидных везикул: восстановление
электронной плотности липидного бислоя, распределения везикул по
размерам и мультислойной ламеллярной организации везикул 177
4.2 Применение разработанных методов для анализа эволюции липидных везикул
в процессе экструзии 184
4.3 Применение разработанных методов для анализа взаимодействия липидных
везикул с белками 194
Глава 5. Прямое определение формы промежуточного компонента в
эволюционирующих многокомпонентных системах по данным МУРР 205
5.1 Метод ab initio определения формы промежуточного компонента в
эволюционирующей системе 207
5.2 Проверка эффективности работы алгоритма на теоретических
данных МУРР 210
5.3 Применение метода для ряда трехкомпонентных
эволюционирующих систем и двухкомпонентных олигомерных смесей 216
5.3.1 Процесс образования фибрилл белка инсулина 216
5.3.2. Множественные состояния само-сборки фермента люмазинсинтазы 219
5.3.3. Концентрационно-зависимая олигомеризация белка фактора роста
нервов 222
5.3.4. Общие замечания по работе алгоритм 225
4
Глава 6. Метод эволюционного факторного анализа для восстановления
индивидуальных профилей рассеяния компонентов белковыми смесями по
данным МУРР с использованием хроматографической колонки 230
6.1 Метод эволюционного факторного анализа (ЭФА) для анализа
набора данных МУРР в сочетании с гель-хроматографией 232
6.2 Возможности и ограничения метода ЭФА на примерах
теоретических данных МУРР 238
6.3 Применение метода ЭФА для экспериментальных
наборов данных МУРР с использованием гель-фильтрации
и ионно-обменной хроматографии 253
6.4 Автоматический и интерактивный режимы работы метода ЭФА 260
Глава 7. Разработка программного обеспечения для интерактивного
моделирования малоугловых данных с помощью
графических приложений 265
7.1 Первичная обработка экспериментальных данных в
интерактивном режиме 266
7.2 Интерактивное моделирование четвертичной структуры
белковых комплексов 273
7.3 Суперпозиция атомных моделей с использованием разложения на
сферические гармоники 282
7.4 Анализ структурного состава полидисперсных систем 296
7.5 Оценка структурных параметров частично упорядоченных систем 302
Выводы 306
Приложение – Программное обеспечение для анализа
данных малоуглового рассеяния 309
Литература
Список работ автора 313
Список цитируемой литературы 347
