Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
230
T2: P–15 
AFM-IR in studies of the protein secondary structure changes in clear 
and opaque human lenses 
 
C. Paluszkiewicz
1
, N. Piergies
1
, P. Chaniecki
2
, M. Rękas
3
, 
J. Miszczyk
2
, and W.M. Kwiatek
1
 
 
1 
Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, PL-31342 Krakow, Poland 
e-mail: [e-mail] 
2 
5th Military Hospital with Polyclinic in Krakow, Ophthalmology, PL-30091 Krakow, Poland 
3 
Military Medical Institute, Ophthalmology, PL-04141 Warszawa, Poland 
 
 
Cataract is a common age-related disease,  which causes lens clouding,  mainly  observed in 
the  crystalline  lens.  It  decreases  focusing  of  light  and  interferes  producing  clear  and  sharp 
images  [1].  According  to  the  World  Health  Organization,  cataract  is  responsible  for  51%  of 
world blindness, which represents about 20 million people. 
 
Here, we present the first approach to vibrational characterization of human lenses affected  
and  non  –  affected  by  cataract  development  in  nanoscale  resolution  [2].  Fig.  1  shows  AFM 
images  of  the  two  investigated  tissues  and  Amide  I/.Amide  II  intensity  maps.  The  obtained 
results indicate that the application of the AFM – IR spectroscopy technique allowed for better 
understanding structural changes connected with  advancing disease  process  in studied lenses. 
Briefly, the domination of the β–turn protein secondary structure is observed in the clear (non - 
affected  by  cataract)  lens.  While,  in  the  case  of  the  opaque  (cataractous)  samples  the  two 
different  proteins  secondary  structures,  namely  β–turn/  β–sheet  parallel  and    anti-parallel  β–
sheet, are recognized. These structural variations suggest that the degradation due to the cataract 
development occurs in different degree. This could be associated with the formation of β-sheet 
anti-parallel  structure  where  the  hydrogen  bonding  are  known  as  more  linear  and  thus  more 
stable than in the case of the β-sheet parallel [3].  
 
Fig. 1. AFM image 2x2 μm of lens section of the clear (A) and opaque (C) human tissues coupled 
with the Amide I/Amide II intensity ratio maps (B and D, respectively). 
  
Keywords: infrared spectroscopy with atomic force microscope (AFM–IR); human lenses; cataract 
 
Acknowledgment 
This  project  has  been  supported  by  the  National  Science  Centre  Poland  under  decision  no.  DEC-
2012/05/B/ST4/01150. This research was performed using equipment purchased in the frame of the project 
co-funded by the Małopolska Regional Operational Program Measure 5.1 Krakow Metropolitan Area as an 
important hub of the European Research Area for 2007-2013, project No. MRPO.05.01.00-12-013/15. 
 
References  
[1]  Z. Zhuang, M. Zhu, Y. Huang, J. Liu, Z. Guo, K. Xiong, N. Li, S. Chen, X. Qiu, Appl. Phys. Lett. 101 
(2012) 173701. 
[2]  C. Paluszkiewicz, N. Piergies, P. Chaniecki, M. Rękas, J. Miszczyk, W. M. Kwiatek, J Pharm Biomed 
Anal. 139 (2017) 125. 
[3]  R. Singh, Bioinformatics, genomics and proteomics, Vikas Publishing House PVT LTD, India, 2015. 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
231
T2: P–16 
Molecular organization of a prenylated chalcone xanthohumol in 
dipalmitoylphosphatidylcholine monolayers: 
a linear dichroism-FTIR study 
 
Marta Arczewska
1
, Barbara Gieroba
2
, and Mariusz Gagoś
2
 
 
1 
Department of Biophysics, University of Life Sciences in Lublin, Akademicka 13, 20-950 Lublin, 
Poland, e-mail: [e-mail] 
2 
Department of Cell Biology, Maria Curie-Skłodowska University, 20-033 Lublin, Poland 
  
 
Numerous  studies  indicate  that  hop-derived  prenylflavonoids  are  becoming  more  popular 
due  to  their  potentially  interesting  biological  effects.  Among  them,  xanthohumol  (2',4',6',4-
tetrahydroxy-3'-prenylchalcone;  XN),  the  most  abundant  flavonoid  present  in  the  female  hop 
plant (Humulus lupulus) , has gained the most attention because of its multiple health-promoting 
properties [1–3]. The effect of xanthohumol on the organization of lipid membranes formed with 
dipalmitoylphosphatidylcholine  (DPPC)  was  studied  with  application  of  Langmuir  technique 
and linear dichroism-FTIR spectroscopy.  
 
The two-component monolayers of various molar ratios of XN were formed at the air/water 
interface,  and  the  surface  pressure  versus  molecular  area  isotherms  were  recorded  upon 
compression. These results revealed that the these components were only miscible at low molar 
fraction  of  xanthohumol  and  the  ejection  of  XN  molecules  at  high  surface  pressures  was 
observed.  
 
The analysis of the FTIR spectra of the mixed monolayers deposited onto a solid surface at 
the surface pressure values of 6 mN/m and 25 mN/m showed that xanthohumol induce a small 
disordering  of  the  hydrocarbon  chains,  and  has  a  major  effect  on  the  head-group  dynamics. 
Nevertheless,  XN  did  increase  the  mobility  of  the  lipid  acyl  chains,  which  may  cause  a 
fluidizing  effect  on  the  monolayer.  On  the  other  hand,  quite  distinct  structural  changes  were 
observed  for  the  phosphate  groups  and  carbonyl  groups  in  lipid  ester  similar  to  our  previous 
study [4]. It suggests the possibility of polar interactions of xanthohumol with the lipid matrix 
via  hydrogen  bonding  between  the  DPPC  polar  head  groups  and  the  hydroxyl  moiety  and  the 
carbonyl groups of XN molecules. The mean orientation angle θ between the molecular axis and 
the  normal  to  monolayer  surface  has  been  determined  by  the  FTIR  linear  dichroism 
measurements. The mean value of the angle between normal to monolayer surface and the main 
axis of the acyl chain is approximately 26° for DPPC, while for the monolayer containing XN it 
is  approximately  15°.  The  changes  in  the  orientation  of  hydrocarbon  chains  indicate  a  clear 
influence on the dynamic and structural properties of the lipid monolayer.  
 
In  summary,  xanthohumol  incorporated  into  model  lipid  system  changes  the  properties  of 
membrane  that  can  be  followed  by  the  intracellular  alterations  being  essential  for  its 
pharmacological activity used in cancer or other disease treatment. 
 
Keywords: prenylated chalcones; lipid monolayers; FTIR linear dichroism 
 
Acknowledgment 
The  research  was  carried  out  with  a  Bruker  Vector  3300  FTIR  spectrometer  purchased  thanks  to  the 
financial support of the European Regional Development Fund in the Framework of the Polish Innovation 
Economy Operational Program (contract no.POPW.01.03.00-06-009/11). 
 
References  
[1]  C. Dorn, J. Heilmann, Int. J. Clin. Exp. Patho. 5 (2012) 29. 
[2]  J.F. Stevens, J.E. Page, Phytochemistry 65 (2004) 1317. 
[3]  Y. Wang, Y. Chen, J. Wang, J. Chen, B.B. Aggarwal, X. Pang, M. Liu, Curr. Mol. Med. 12 (2012) 
153. 
[4]  M.  Arczewska,  D.M.  Kaminski,  E.  Gorecka,  D.  Pociecha,  E.  Roj,  A.  Slawinska-Brych,  M.  Gagos, 
Biochim Biophys Acta 1828 (2013) 213. 

---