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

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
325
T8: P–4 
Induced circular dichroism spectroscopy for the study 
of protein-ligand molecular interactions 
 
Robert Dec
1
, and Wojciech Dzwolak
1
 
 
1 
Department of Chemistry, Biological and Chemical Research Centre, University of Warsaw, 
Pasteura 1, 02-093 Warsaw, Poland, e-mail: [e-mail] 
  
 
Amyloids  are  examples  of  highly  structured  protein  aggregates.  So  far,  dozens  of  human 
disorders,  including  Alzheimer’s  disease  and  Parkinson’s  disease,  have  been  linked  to  in  vivo 
amyloid  deposits  assembled  from  sequentially  unrelated  protein  precursors  [1].  There  are  no 
known medications for these disorders. 
 
Some dye such as Congo red (CR), Thioflavin T and Nile red have a strong binding affinity 
to amyloid fibrils. Some of these small planar molecules are seen as potential amyloid-inhibiting 
drugs.  Despite  this  fact  the  current  understanding  of  underlying  docking  interactions  between 
amyloid  fibrils  and  such  ligands  remains  unsatisfactory.  Here,  we  present  a  new  approach  to 
study molecular interactions of small ligands with amyloid aggregates.  
 
Our  approach  uses  induced  circular  dichroism  (ICD).  Unbounded  CR  does  not  give  a 
circular  dichroism  (CD)  signal.  However,  when  CR  is  associated  with  chiral  amyloid,  it  is 
possible to record the ICD spectrum of CR. This spectrum can be positive or negative depending 
on chosen amyloid (amyloids with different signs of Cotton effect). We measured, for different 
temperatures, kinetics of “hopping” CR molecules between two chiral variants of fibrils [Fig. 1]. 
 
 
Fig. 1. Sample stacked time-lapse CD spectra of pre-incubated and equilibrated +ICD
.
CR complexes 
mixed with stoichiometric portions of −ICD (top row) and vice versa (bottom row). 
 
 
Registered  kinetics  allowed  us  to  determine  the  rate  constants  (for  different  temperatures) 
related  to  the  dissociation  of  complexes  amyloid-CR  (+ICD
.
CR  and  –ICD
.
CR).  We  then 
adjusted  this  rate  constants  to  the  Arrhnenius  equation,  which  ultimately  allowed  us  do 
determinate CR-amyloid binding energies in the reange of 40–50 kJ mol
–1
 [2].  
 
Keywords: Amyloid; Congo red; induced circular dichroism  
 
Acknowledgment 
This work was in part supported by University of Warsaw (DSM project). 
 
References  
[1]  T.P.J. Knowles, M. Vendruscolo, C.M. Dobson, 15 (2014) 384. 
[2]  R. Dec, V. Babenko, W. Dzwolak, 6 (2016) 97331. 
 

---

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
326
T8: P–5 
Interplay between intrachain and interchain exciton interactions 
involving hydrogen bonds in the crystals of oximes 
studied by IR spectroscopy 
 
Barbara Hachuła
1
, Aleksandra Garbacz
1
, and Anna Polasz
1
 
 
1 
Institute of Chemistry, University of Silesia, Szkolna 9, 40-006 Katowice, Poland, 
e-mail: [e-mail] 
 
 
Oximes (RR'C=N-OH) represent an important class of organic compounds with a wide range of 
practical applications in both research laboratories and in large-scale production [1]. Oximes are also 
a  very  effective  antifungal  agent  so  they  became  a  matter  of  interest  [2].  The  most  interesting 
structural feature of oximes is the system of hydrogen bonds. Oximes can act as both hydrogen-bond 
donors (via the –O-H moiety) and as hydrogen-bond acceptors (via the –C=N and the –OH moieties). 
Thus  the  oximes  can  form  dimeric,  R
2
2
(6),  structures  as  well  as  catemeric,  (C(2),  C(3)  or  C(6)), 
chains  via  O-H
…
O  and  O-H
…
N  hydrogen  bonds  in  the  solid-state  [1–3].  The  R
3
3
(9)  and  R
4
4
(12) 
hydrogen
-
bond patterns in the crystalline oximes were also found [3]. 
 
IR spectroscopy has been used in connection with the H/D exchange technique to characterize the 
inter-hydrogen bond interaction nature in the crystals of oximes, i.e., cyclohexanone oxime, indan-1-
one oxime and (E)-benzaldehyde oxime (R
3
3
(9), R
4
4
(12) and R
4
4
(12) ring arrangements, respectively). 
Thus far, the result of such intrachain/interchain exciton coupling has been analyzed experimentally 
for the other types of organic compounds, i.e., carboxylic acids, amides or azoles [4, 5]. In this work, 
we  show  that  the  interplay  of  intrachain  (through-bond)  and  interchain  (through-space)  exciton 
couplings between hydrogen bonds within the O-H
…
N ring is dependent on the electronic structure of 
the individual molecular system. In the crystals of cyclohexanone oxime and indan-1-one oxime, the 
intrachain  exciton  interactions,  involving  the  vibrationally excited  hydrogen bonds  in  the rings,  are 
noticeably stronger than in (E)-benzaldehyde oxime. As a result, the lower-frequency branch of the 
ν
O-H
 band of cyclohexanone oxime and indan-1-one oxime, recorded in the wide temperature range, is 
more intense in relation to the intensity of the higher-frequency band branch. On the other hand, the 
higher-frequency branch of the ν
O-H
 band of (E)-benzaldehyde oxime is the most intense fragment of 
the spectrum at 293 K and 77 K. In cyclic ketoximes (cyclohexanone oxime, indan-1-one oxime), the 
intrachain  exciton  interactions,  transferred  in  the  O−H
…
N  cycles,  dominate  due  to  their  electronic 
molecular structure. In aldoximes ((E)-benzaldehyde oxime), a weak through-space coupling of a van 
der Waals type is responsible for the interchain exciton coupling. In this case, the hydrogen bonds are 
separated  from  aromatic  rings  by  methine  groups.  A  non-random  distribution  of  protons  and 
deuterons in neighbouring hydrogen bonds within a ring occurs in the partially deuterated samples of 
selected  crystalline  systems.  The  origin  of  this  anomalous  arrangement  of  protons  and  deuterons 
between  the  hydrogen  bonds  was  assigned  to  the  new  kind  of  co-operative  interactions  involving 
hydrogen bonds (i.e., the dynamical cooperative interactions). 
 
Keywords: oxime; hydrogen bond; IR spectroscopy  
 
References  
[1]  C. B. Aakeröy, A. S. Sinha, K. N. Epa, P. D. Chopade, M. M. Smith, J. Desper, Crys. Growth Des. 13 (2013) 
2687. 
[2]  G. Yakali, E. Barim, C. Kirilmiş, M. Aygün, J. Chil. Chem. Soc. 61 (2016) 3140. 
[3]  J. N. Low, L. M. N. B. F. Santos, C. F. R. A. C. Lima, P. Brandão, L. R. Gomes, Eur. J. Chem. 1 (2010) 61. 
[4]  B. Hachuła B., M. Jabłońska-Czapla, H. T. Flakus., M. Nowak, J. Kusz., Spectrochim. Acta A 134 (2015) 
592. 
[5]  H.  T. Flakus, B.  Hachuła, E. Turek, A. Michta, W. Śmiszek-Lindert, P. Lodowski,  Chem.  Phys.  Lett. 634 
(2015) 113. 
 
 

---