Классификация змеиных ядов с помощью рамановской спектроскопии

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. Эта методика не требует предварительной подготовки образцов, а их необходимое для анализа количество крайне мало, что делает рамановскую спектроскопию чрезвычайно привлекательной для исследования ядов животных, например, в полевых условиях. 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.

Это 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. Ранее авторами уже был использован этот метод для исследования структур различных токсинов; и работы в этом направлении будут продолжены.

Исследование опубликовано в журнале Journal of Materials Chemistry B.

Григоров А.С.
Источник: Институт биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН.