авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ОТДЕЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК

СЕКЦИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ

НАУЧНЫЙ СОВЕТ РАН ПО БИОФИЗИКЕ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

ИНСТИТУТ БИОФИЗИКИ КЛЕТКИ РАН

ИНСТИТУТ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ БИОФИЗИКИ РАН

ИНСТИТУТ МОЛЕКУЛЯРНОЙ БИОЛОГИИ РАН

ИНСТИТУТ ПРИКЛАДНОЙ ФИЗИКИ РАН

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Н.И. ЛОБАЧЕВСКОГО МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. М.В. ЛОМОНОСОВА IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОССИИ 20-26 августа 2012 г.

Нижний Новгород Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике»

МАТЕРИАЛЫ ДОКЛАДОВ Нижний Новгород · УДК 577. IV Съезд биофизиков России. Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике».

Материалы докладов. – Нижний Новгород, 2012. - 136 с.

Представлены материалы IV Съезда биофизиков России, симпозиума IV «Новые тен денции и методы в биофизике». Основные направления работы симпозиума: новые мето ды и оборудование в биофизических исследованиях;

нанобиотехнологии, биофизика оди ночных молекул;

биоинформатика.

Сборник предназначен для биофизиков, биохимиков, молекулярных биологов, спе циалистов, работающих в различных областях физико-химической биологии. Он может быть также полезен для студентов и аспирантов, специализирующихся в данной отрас ли знания.

Ответственный редактор: чл.-корр. РАН А.Б. Рубин Проведение симпозиума IV «Новые тенденции и методы в биофизике»

в рамках IV Съезда биофизиков России поддержано Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 12-08-06063-г) © Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ:

Рубин А.Б., член-корр. РАН – сопредседатель Чупрунов Е.В., профессор, ректор ННГУ – сопредседатель Воденеев В.А., докт. биол. наук – зам. председателя Иваницкий Г.Р., член-корр. РАН – зам. председателя Фесенко Е.Е., член-корр. РАН – зам. председателя Штранкфельд И.Г., канд. биол. наук – ответственный секретарь Артюхов В.Г., проф., д.б.н. Колчанов Н.А., акад. РАН Бурлакова Е.Б., проф., д.б.н. Комаров В.М., проф., д.б.н.

Крышталь О. А., чл.-корр. РАН, Вашанов Г.А., проф. д.б.н.

акад. НАН Украины Владимиров Ю.А., акад. РАМН Макаров А.А., акад. РАН Волотовский И.Д., акад. НАН Белоруссии Монаселидзе Д. Р., проф., д.ф.-м.н.

Гительзон И.И., акад. РАН Намиот В.А., д.ф-м.н.

Готтих Б.П., проф., д.х.н. Никольский Н.Н., акад. РАН Григорьев А.И., акад. РАН и РАМН Островский М.А., акад. РАН Гурбатов С.Н., проф., д.ф.-м.н. Пирузян Л.А., акад. РАН Гурский Г.В., чл.-корр. РАН Ризниченко Г.Ю., проф., д.ф.-м.н.

Гусев Н.Б., чл.-корр. РАН Розанов А.Ю., акад. РАН Дегерменджи А.Г., акад. РАН Савицкий А.П., проф., д.х.н.

Есипова Н.Г., к.ф.-м.н. Твердислов В.А., проф., д.ф.-м.н.

Заалишвили М. М., акад. АН Грузии Ткачук В.А., акад.РАН Иванов В.Т., акад. РАН Туманян В.Г., проф., д.ф.-м.н.

Карнаухов В.Н., к.б.н. Чизмаджев Ю.А., чл.-корр. РАН Кирпичников М.П., акад. РАН Шувалов В.А., акад. РАН ПРОГРАММНЫЙ КОМИТЕТ:

Рубин А.Б., член-корр. РАН – председатель Есипова Н.Г., канд. физ.-мат. наук – зам. председателя Антонов В.Ф., проф., д.б.н. Подлубная З.А., проф., д.б.н.

Атауллаханов Ф.И., проф., д.б.н. Ризниченко Г.Ю., проф., д.ф.-м.н.

Бурлакова Е.Б., проф., д.б.н. Романовский Ю.М., проф., д.ф.-м.н.

Ванин А.Ф., проф., д.ф.-м.н. Рощупкин Д.И., чл.-корр. РАМН Вашанов Г.А., проф., д.б.н. Семьянов А.В., проф., д.б.н.

Владимиров Ю.А., акад. РАМН Сергеев А.М., чл.-корр. РАН Слобожанина Е.И., Воденеев В.А., д.б.н.

чл.-корр. НАН Белоруссии Гельфанд М.С., проф. д.б.н. Соболев А.С., проф., д.б.н.

Гречкин А.Н., акад. РАН Твердислов В.А., проф., д.ф.-м.н.

Загайнова Е.В., д.м.н. Туманян В.Г., проф., д.ф.-м.н.

Зинченко В.П., д.ф.-м.н. Фесенко Е.Е., чл.-корр. РАН Иваницкий Г.Р., чл.-корр. РАН Финкельштейн А.В., проф., д.ф.-м.н.

Казанцев В.Б., д.ф.-м.н. Цатурян А.К., проф., д.ф.-м.н.

Карнаухов В.Н., к.б.н. Черенкевич С.Н., акад. НАН Белоруссии Колесников С.С., проф., д.б.н. Чернавский Д.С., проф. д.ф.-м.н.

Комарова Л.Ф. Шайтан К.В., проф., д.ф.-м.н.

Красавин Е.А., проф., д.б.н. Штранкфельд И.Г., к.б.н.

Крицкий М.С., проф., д.б.н. Ягужинский Л.С., проф., д.б.н.

Максимов Г.В., проф., д.б.н. Яминский И.В., проф., д.ф.-м.н.

Мухина И.В., проф., д.б.н. Яхно В.Г., проф., д.ф.-м.н.

Намиот В.А., проф., д.ф.-м.н.

ЛОКАЛЬНЫЙ ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ:

Воденеев В.А., д.б.н. – председатель, зав. каф. биофизики Веселов А.П., проф., д.б.н. – декан биологического ф-та Загайнова Е.В., д.м.н. – зав. каф. биомедицины Казанцев В.Б., д.ф.-м.н. – зав. каф. нейродинамики и нейробиологии Абрамова Н.Н.

Акинчиц Е.К.

Балалаева И.В., к.б.н.

Глушаева Т.С.

Катичева Л.А.

Лебедева А. В.

Леканова Н.Ю.

Мысягин С.А., к.б.н.

Орлова А.Г., к.б.н.

Орлова О.В., к.б.н.

Половинкина Е.О., к.б.н.

Синицына Ю.В., к.б.н.

Сухов В.С., к.б.н.

Черкасова Е.И., к.б.н.

МАТЕРИАЛЫ ДОКЛАДОВ Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННЫХ МАГНИТНЫМИ НАНОЧАСТИЦАМИ МИКРООРГАНИЗМОВ ВО ВНЕШНЕМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ The mathematical model of microorganisms modified by magnetic nanoparticles distribution under external magnetic field Абрамов Е.Г., Панина Л.К.

Санкт-Петербургский государственный университет, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб. 7/9;

e-mail: evgeniy.g.abramov@gmail.com Универсальным свойством магнитных наночастиц или клеток ими обработанных яв ляется их подвижность в магнитном поле. Это открывает широкие возможности по разра ботке новых методов сепарации, осаждения, управлению клетками и их колониями, соз данию биоэлектронных устройств.

При магнитной модификации клеток встаёт ряд вопросов, касающихся взаимосвязи их движения и динамики распределения в пространстве с такими, например, параметрами, как величиной магнитного момента наночастиц, размерами и плотностью несущих их клеток, концентрацией наночастиц на поверхности клеток, величиной магнитной индукции.

Существующие модели ограничены описанием или «магнитных жидкостей» с одина ковой по всему объёму намагниченностью, или проводящих жидкостей и газов, тогда как для биомедицинских и биоинженерных приложений необходима модель, описывающая дисперсную фазу суспензии модифицированных клеток в диэлектрической жидкой среде.

Практический интерес представляет физическая модель, описывающая динамику распределения стационарной дисперсной фазы из невзаимодействующих частиц в по стоянном во времени градиенте безвихревого магнитного поля в потенциальном пото ке жидкости или в неподвижной жидкости без градиента температуры. Получена система уравнений соответствующая этой модели. Здесь мы приведём её вариант для одномерно го распределения дисперсной фазы:

Согласно модели, нами также получено уравнение поверхности (в фазовом простран стве), ограничивающей зону магнитного захвата частиц против действия силы тяжести:

где k – постоянная Больцмана;

T – абсолютная температура;

– динамическая вяз кость чистой воды при 20 °C;

g – ускорение свободного падения;

– плотность чистой воды при 20°C;

M3– магнитное насыщение магнетита;

rn– радиус наночастицы магнетита;

p – плотность клетки;

rm – радиус клетки;

Nn– число наночастиц в одной клетке;

B –индук ция магнитного поля;

V – скорость движения дисперсной фазы;

L() – функция Ланжевена.

8 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ МЕТОДЫ МИКРОСКОПИИ СВЕРХВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ И ЛОКАЛИЗАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ МОЛЕКУЛ Methods of superresolution microscopy and localization of single molecules Акимов Н.Б, Торчинский Л.Г OOO «Оптэк» 105005, Москва, Денисовский пер., Тел.: +7(495)933-51-5;

факс: +7(495)933-51-55;

 e-mail: akimov@optecgroup.com В настоящее время, несмотря на свое революционное влияние на исследования в биологии, все традиционные формы флуоресцентной микроскопии (в том числе широ копольной, конфокальной и мультифотонной) сталкиваются с пределом разрешения, об условленным дифракцией света. В последнее десятилетие были разработаны несколь ко методик, позволяющих преодолеть дифракционный предел световой микроскопии, и анализировать биологические структуры на уровне сверхвысокого разрешения (до нм.) В докладе подробно будут рассмотрены две методики микроскопии сверхвысокого разрешения SR-SIM и PAL-M.

SR-SIM - это методика структурированного освещения, позволяющая строить трех мерное изображение объекта с разрешением до 120 нм.

PAL-M - метод последовательной фотоактивации и детектирования отдельных моле кул с последующей обработкой с помощью математического алгоритма и получением изображения объекта исследования с разрешением до 20 нм.

Технологии компании Carl Zeiss позволяют интегрировать обе методики сверхвысоко го разрешения в единую платформу на базе традиционного конфокального микроскопа.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» КОНФОРМАЦИОНЫЙ АНАЛИЗ ХИМИЧЕСКИ МОДИФИЦИРОВАННЫХ АНАЛОГОВ АНТИМИКРОБНОГО ПЕПТИДА ТРИТРПТИЦИНА Conformational analysis of chemically modificated analogs of antimicrobial peptide tritrpticin Алиев Р.Э., Кадымова Ф.А.

Бакинский Государственный Университет, AZ 1148, г. Баку ул.академика З. Халилова, Тел.: (99412) 439 05 17;

e-mail: rashid_aliev@mail.ru Молекула тритрптицина состоит из 13 аминокислотных остатков с последовательно стью Val1- Arg2- Arg3- Phe4- Pro5- Trp6- Trp7- Trp8- Pro9- Pke10-Leu11- Arg12- Arg13. Этот олигопептид выделен из нейтрофильных гранул свиньи и относится к семейству катели цидинов. Наряду с антибактериальной и антивирусной способностью тритрптицин обла дает вредным для человека гемолитическим действием, т.е. разрушает человеческие эри троциты, и это не позволяет использовать его в качестве нового антибиотика. Актуаль ной становится проблема создания новых искусственных аналогов тритрптицина, кото рые бы обладали антибактериальной, но не имели гемолитическую активность. Для по нимания стереохимических особенностей механизма действия тритрптицина необходи мы знания структурно-функциональных и структурно-конформационных возможностей пептида и роль целеноправленной замены в пространственной организации молекулы.

Ранее, нами, была исследована [1] пространственная организация природного тритрпти цина методом молекулярной механики в условиях полярной среды и среды, имитирую щей окружение мембраны. В настоящем сообщении, на классической основе, при помо щи полуэмпирического метода атом-атомных потенциалов изучены конформационные возможности восьми, предложенных D. J. Schibli et al. [2] химически модифицированных аналогов тритрптицина, в которых Arg-ны заменены на Lys-ны, Pro-ны на Ala-ны, Trp-ны на Tyr-ны, Phe-ны на Tyr-ны, Trp-ны на Phe-ны, Pro1 на Ala1 и Pro2 на Ala2. В каждом случае вы полнен расчет пространственных структур восьми аналогов и проведен подробный ана лиз структурно-конформационных и структурно-функциональных взаимосвязей.

1. D. J. Schibli, L.T. Nguen, S. D. Kernaghan, O.Rekdal, H. J. Vogel, Biophys. J., 2006, 91, p. 4413- 2. Агаева Г.А., Алиев Р. Э. Journal of Qafqaz University, 2009, № 25, с.101- 10 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКА НА ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА ЗАМЕРЗАНИЯ КРИОЗАЩИТНЫХ РАСТВОРОВ Effect of ultrasound on the parameters of the cryoprotective solutions freezing process Андреев А.А., Садикова Д.Г.

Институт Биофизики клетки РАН, 142290, г. Пущино, Московская обл., Институтская 3.

Тел.: +7(4967)73-94-89;

e-mail: sdg7@list.ru Стандартные методы замораживания растворов приводят к образованию микроча стиц льда, форма и размер которых зависит от состава и условий охлаждения раствора.

Условия существенно влияют на формирующиеся микрочастицы льда и в результате на степень повреждения живых систем. Использование ультразвука представляется пер спективным для применения в криоконсервации, так как он способен влиять на процесс образования микрочастиц льда в замерзающем растворе.

В данной работе исследовалось влияние ультразвука на процесс замерзания водных растворов используемых при криоконсервации биологического материала. Для наблюде ния за процессом замерзания была разработана система регистрации температуры. Для замораживания использовали камеры Фукс-Розенталя. Объем образца составлял 50 мкл.

Охлаждение контрольного и опытного образцов проводили одновременно, в парах жид кого азота (-130oC). Температуру измеряли непосредственно в образцах микротермопа рами (медь-константан). Используемый в данной работе термометр АТТ-2006 (Aktakom, Taiwan) позволил регистрировать температуры охлаждаемых растворов и разницы тем ператур одновременно в опытном и контрольном образцах.

Изученные растворы: физиологический раствор для осетровых рыб (ФР), 10 % диме тилсульфоксида на физиологическом растворе (ФР + ДМСО), 10 % диметилсульфоксида и 10 % яичного желтка на физиологическом растворе (ФР + ДМСО + ЯЖ). Для сравнения бра ли дистиллированную воду (Н2О). В процессе замораживания, опытный раствор облучали ультразвуковой волной частотой 0.88 МГц и интенсивностью 1 Вт/см2. Контрольными были пробы, которые замораживались без ультразвукового облучения.

В результате, было показано, что воздействие ультразвука приводило к устранению переохлаждения и выравниванию скорости замерзания во всех изученных растворах и заметно изменяло ход температурной кривой. Менялись скорость и стационарный уро вень температуры. Температура в опытном образце была заметно выше. До замерзания растворов разница температур между опытным и контрольным раствором составляла 0,2-0,3oC, в ходе охлаждения в диапазоне -10 до -80 oC, разница температуры достигала максимума и составляла 2-7 oC в зависимости от состава замораживаемых растворов. На стационарном уровне разница температур несколько снижалась (до 1-5 oC).

Таким образом, меняя условия замерзания криопротекторов, в дальнейшем может появиться возможность управления замерзанием различных живых систем с помощью ультразвука.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ТЕХНИКА ЯМР-КОНТРОЛЯ ТРАНСПОРТА ВОДЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СИЛЫ Technique of NMR monitoring of water transport in biological samples within the field of centrifugal forces Анисимов А. В.

Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, 420111, Казань, а\я 30.

Тел.: (843) 231-90-31;

факс: (843) 292-73-47;

e-mail: anisimov@mail.knc.ru Рост интереса к влиянию давления на биологические организмы, наряду с известны ми задачами изучения смещения под давлением биологического равновесия, измене ния скоростей биохимических реакций, денатурации белков и классической задачи вы яснения глобальных механизмов выживания в глубинах океанов, связывается со сравни тельно свежими постановками вопросов по выяснению механизмов адаптации организ мов к условиям невесомости, к пониженному и повышенному атмосферному давлению, к давлениям перегрузки при ускорении. Градиент давления проявляется, прежде всего, как движущая сила процесса массопереноса, в частности, транспорта воды в растениях.

В этой связи представляется привлекательным сочетание техники создания давления с техникой неразрушающего контроля параметров переноса. В качестве последней инфор мативным и технически адекватным является градиентный ЯМР. В большинстве извест ных исследований используется объемное всестороннее давление. Фактор всесторонне го давления затрудняет изучение анизотропных свойств гетерогенных объектов, к чис лу каковых относится большинство многоклеточных биосистем. В итоге особое значение приобретают возможности использования давления с четко определенным направлени ем приложения. Последнее может быть создано с помощью центробежной силы. Среди разновидностей давления, давление создаваемое центробежной силой занимает особое место, поскольку является близким к одномерному, моделирует давление создаваемое гравитацией и силами при ускорении, и может сравнительно просто изменяться по ве личине и направлению приложения.

В работе описывается переносный комплекс из центрифуги и уравновешенного на ее роторе портативного ЯМР –релаксометра-диффузометра. Комплекс предназначен для исследования массопереноса под влиянием центробежной силы в разнообразных гете рогенных системах, в том числе транспорта воды в объектах растительного и животно го происхождения. При создании комплекса решались проблемы влияния центробеж ной силы на магнитную систему ЯМР релаксометра-диффузометра, задачи управления и считывания данных с вращающихся блоков ЯМР, задачи уравновешивания плеч ротора центрифуги. ЯМР-релаксометр-диффузометр выполнен автономным от центрифуги, бы стросъемным, самодостаточным блоком и может быть использован в классическом вари анте стационарного прибора.

12 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ МЕТОД ФЛУОРЕСЦЕНТНОЙ КОРРЕЛЯЦИОННОЙ СПЕКТРОСКОПИИ:

ИЗУЧЕНИЕ ЛИГАНД-РЕЦЕПТОРНОГО УЗНАВАНИЯ Fluorescence correlation spectroscopy as a tool for studying ligand-receptor recognition Антоненко Ю.Н., Котова Е.А.

НИИ Физико-химической биологии имени А.Н.Белозерского МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва 119991 Москва Ленинские горы д.1 стр.40.

Тел.: (7-495) 939 51 49;

факс: (7-495) 939 31 81;

e-mail: antonen@genebee.msu.ru Метод флуоресцентной корреляционной спектроскопии (ФКС) используется для ис следования процессов, связанных с изменением подвижности молекул и комплексов, и позволяет изучать такие процессы, как агрегация частиц, связывание флуоресцирующих молекул с надмолекулярными комплексами, липидными везикулами и т.д., причем диапа зон размеров изучаемых объектов очень широк: от молекул красителей до наночастиц, размер которых достигает сотен нанометров. В нашей лаборатории была смонтирована установка ФКС на основе инвертированного флуоресцентного микроскопа и Nd-YAG ла зера с длиной волны 532 нм. Сигнал с лавинного фотодиода обрабатывался платой Flex 02 от Correlator.com. Оценка чувствительности по флуоресценции родамина 6Ж показа ла, что на одну молекулу красителя приходится около 2000 импульсов в секунду. В сво их предыдущих работах мы исследовали применимость данного метода для измерения связывания производных родаминов с выделенными митохондриями. В опубликованном недавно обзоре были суммированы данные этой и других работ в контексте сравнения с другими подходами (Перевощикова И.В., Котова Е.А., Антоненко Ю.Н. Биохимия 2011, т.76, с.613-635).

В настоящей работе возможности метода ФКС проиллюстрированы на примере изуче ния лиганд-рецепторного узнавания в модельных системах, в частности, взаимодействия водорастворимых флуоресцентно-меченных лигандов с рецепторами, локализованными на поверхности липидных везикул. В системе из флуоресцентно-меченого стрептавидина и биотинилированного липида показана существенная зависимость эффективности вза имодействия от длины спейсера между биотином и полярной головкой липида. Методом ФКС зафиксировано также электростатическое взаимодействие между флуоресцентно меченым полилизином и встроенными в мембраны липосом отрицательно-заряженными молекулами О-пиромеллитилграмицидина.

Данный подход применен также для измерения связывания сенсибилизаторов фта лоцианинового ряда с липидными везикулами и эритроцитами млекопитающих. Показа но, что добавление фторида приводит к существенному подавлению связывания трижды сульфированного фталоцианина алюминия (AlPcS3) с липосомами.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» HAND TRACKER – ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРВИЧНЫХ КОГНИТИВНЫХ ФУНКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА ПО ИХ МОТОРНЫМ ПРОЯВЛЕНИЯМ Hand-tracker – a hard&software complex for studying of primary cognitive functions using theirs manifestations in human motoric activity Антонец В.А.1, Антонец М.А.2, Казаков В.В1., Кальвасер И.Б. Крюков А.Ю.2, Погодин В.Ю.2,. Полевая С.А. Институт прикладной физики РАН, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Ульянова, ЗАО МА-тек, 603005, г. Нижний Новгород, ул. Большая Печерская, д. 25/ Нижегородская государственная медицинская академия, 603005, г. Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10/1.

Тел.: +7(83)436-56-60;

e-mail: ava@nant.ru В докладе описан новый сугубо инструментальный метод [1] и реализующий его программно-аппаратный комплекс, предназначенный для измерения в реальном масшта бе времени количественных параметров перцептивных систем человека, обеспечиваю щих восприятие чувственных стимулов различной модальности.

Для реализации метода испытуемому ставится задача динамического управления программно-аппаратным комплексом, в котором компьютером генерируются и предъявля ются испытуемому различные зрительные и звуковые стимулы. Ориентируясь исключитель но на свои ощущения, испытуемый должен так управлять комплексом, чтобы воспроизво дить предъявляемые стимулы с экспериментатором требуемыми параметрами. Например, это может быть звук определенной высоты или громкости, угол наклона отрезка прямой ли нии, величина, форма или цвет фигуры, отображаемой на экране монитора и другие объек ты. Очевидно, что погрешности выполнения задачи управления зависят от восприятия испы туемым предъявляемого стимула, а, следовательно, и характеризуют его восприятие.

В разработанной системе управление осуществляется при помощи бесконтактно го манипулятора путем произвольного (осмысленного) изменения испытуемым рассто яния между координатной плоскостью и манипулятором, удерживаемым рукой. Принци пиальным моментом в реализованной измерения является отсутствие механической свя зи руки с каким-либо внешним координатным устройством. При отсутствии опоры под держание определенного положения руки, необходимого для воспроизведения звуково го или зрительного стимула с требуемыми параметрами, возможно только за счет посто янного динамического управления ею. Рука постоянно совершает управляющие движе ния и, следовательно, интересующие нас ошибки в управлении. Их инструментальное из мерение не представляет никакой трудности.

Интересно отметить, что создание подобного типа чувственного человеко-машинного ин терфейса автоматически означает и решение проблемы создания человеко-человеческого чув ственного интерфейса («homo – homini» perception interface) и согласования субъективных чув ственных образов, поскольку с одним и тем же техногенным устройством на интерфейсном уровне одновременно могут взаимодействовать сразу несколько человек.

1. Антонец В.А., Казаков В.В., Полевая С.А., Hand trecking. Исследование первичных когнитивных функций челове ка по их моторным проявлениям, Современная экспериментальная психология, под ред. В. А. Барабанщикова, т.2, Изд.

«Институт психологии РАН», Москва – 2011, с. 39- 14 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ АНАЛОГИЯ И ГОМОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ СТРУКТУРЫ СИГНАЛОВ В СИГНАЛЬНОМ ПОВЕДЕНИИ ВЫСШИХ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА Analogy and homology of construction of structure of signals in alarm behaviour of maximum animals and man Арефьев А.Б.

Нижегородская государственная медицинская академия. Кафедра медицинской физики и информатики. Нижний Новгород, п.Гагарина, 70, БФК.

Тел. 8(831)4-225-984, e-mail: povedenie2005@yandex.ru Современная информатика и теория коммуникаций оперирует понятием «сигнал». В этологии) так же изучаются сигналы, это - сигналы животных («этология» - наука по пове дении). Классифицируют их формально, по видам рецепторов: химический, оптический, акустический и т.д. Однако, возможен другой подход, с иерархией возникновения сигна лов. Аналогия сигналов. Как доказывает практика, ОДИН и тот же смысл сигнала может быть передан на редкость РАЗНЫМИ (!) способами, а это уже говорит об АНАЛОГИЧНОСТИ построения сигнала и индивидуальных сигнальных структур, АНАЛОГИЧНОСТИ кодиро вания и раскодирования сигнала (см. напр. Полетаев И.А. «Сигнал», 1958). Гомология сиг налов. Более того, если вопрос встаёт о РЕАЛИЗАЦИИ этих аналогий, т.е., об исторической (биологически - эволюционной) преемственности возникновения сигналов и сигнальных систем, то практика постоянно доказывает, что ОДИН и тот же смысл сигнала может быть передан РАЗНЫМИ (!) морфологическими структурами животных, а это уже говорит об ГО МОЛОГИЧНОСТИ построения сигнала и индивидуальных сигнальных структур (см. напр.

«Биологический энциклопедический словарь», 1995, с.153). Единство сигналов. Структу ра организации сигналов животного мира обуславливает «виртуально» существующие го мологические и аналогические ряды, таблицы, матрицы, континуумы, ЕДИНЫЕ для всего животного мира (см. Арефьев А.Б. «Природный универсальный этологический код и его имитация в искусственных алгоритмах». Вестник ННГУ, 2010.2.2, с.369-375). О возможности существования подобного кода предупреждали основатели этологии, лауреаты Нобелев ской премии Нико Тинберген и Конрад Лоренц (см. напр. Лоренц К. «Агрессия», 1994;

Тин берген Н. «Социальное поведение животных», 1993). Контактность, как основа сигна лов. В основе исторической реализации у разных видов на разных структурах) сигналов лежит КОНТАКТНЫЙ невербальный сигнал. Именно он – первичен. Существует огромное число чисто механических способов взаимодействия и сигнализации. Это – толчки, тыч ки, укусы, касания, удары и т.п. Структурность этологического сигнала и этологи ческих ритуалов. Бесконтактная (невербальная) сигнализация, основанная на «высших»

(более сложных и поздних по времени возникновения) рецепторных структурах есть (и логически, и филогенетически) производная контактной и АНАЛОГИЧНА ей по структу рам сигналов.

Идея структурности сигнала, однако, развивается в этологии достаточно медленно.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ИССЛЕДОВАНИИ МЕХАНИЗМОВ ФОТОПРОТЕКТОРНОГО ДЕЙСТВИЯ БИОГЕННЫХ АМИНОВ Computer modeling methods in research of mechanisms of biogen amins photoprotector action Артюхов В.Г., Жидконожкина М.Б., Наквасина М.А.

Воронежский государственный университет, 394006, Воронеж, Университетская пл., Тел.: +7 (473)220-89-8;

факс+7 (473)220-83-08;

e-mail: artyukhov@bio.vsu.ru Установлено, что биогенные амины – адреналин, дофамин, серотонин (в концентра циях 10-7 – 10-6 моль/л), гистамин (в концентрации 10-6 моль/л) – оказывают фотопротек торное действие по отношению к каталитической активности лактатдегидрогеназы (ЛДГ) из эритроцитов крови человека и скелетных мышц свиньи, УФ-облученной в дозах 1,5-7, кДж/м2. Результаты изучения ИК-спектральных характеристик лактатдегидрогеназы в при сутствии исследуемых модификаторов свидетельствуют о возможности образования ком плекса фермент–биогенный амин для адреналина, дофамина и серотонина в высушенном состоянии белкового образца. Показано, что одним из механизмов фотопротекторного действия биогенных аминов может быть элиминирование активных кислородных мета болитов (супероксидного анион-радикала, синглетного кислорода, гидроксильного ради кала, пероксида водорода) из УФ-облучаемой системы.

С целью уточнения и детализации представлений о механизмах взаимодействия ЛДГ и биогенных аминов были применены методы компьютерного моделирования – до кинг и молекулярная динамика. Молекулярный докинг выполнялся с помощью программ AutoDock 4.0, AutoDock Vina и Hex 5.1. Расчет молекулярной динамики комплекса ЛДГ и се ротонина был произведен при помощи программы GROMACS 4.0.3.

Подтверждено предположение о возможности образования комплекса между мо лекулами лактатдегидрогеназы (полипептидная цепь М) и биогенных аминов (серото нин, адреналин, дофамин, гистамин). Методами молекулярного докинга найдены класте ры положений серотонина, дофамина, адреналина и гистамина, обладающие оптималь ной энергией взаимодействия с молекулой лактатдегидрогеназы. Показано, что при фор мировании комплекса ЛДГ-биогенный амин не образуется ковалентных связей, но возни кают водородные связи и ван-дер-ваальсовые взаимодействия. Обнаружено, что энер гетически выгодные положения серотонина, адреналина и дофамина в комплексе с ЛДГ очень близки, в то время как сайт связывания гистамина с молекулой белка значительно удален от положения в комплексе остальных исследуемых аминов. На основании анали за оптимальных положений лигандов в комплексе серотонина, адреналина и дофамина с ЛДГ констатировано, что фотопротекторное действие аминов определяется экранирова нием остатка His-195 и меньшей доступностью активного центра фермента в целом. Пол ная энергия комплекса молекулы серотонина с ЛДГ в присутствии кофактора и субстра та составляет примерно -5,12 кДж/моль. Число водородных связей лиганда с молекулой фермента варьрует от 1 до 6.

16 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ ВОЛНЫ:

ГИПОТЕЗА О СУЩЕСТВОВАНИИ И ПРЕДПОЛАГАЕМЫЕ СВОЙСТВА Spatial waves: hypothesis of the existence and the expected properties Астафурова М.В.1, Добрецов С.Л.2, Астафуров В.И. – ГОУ Гимназия 1542, 119620, Москва, ул. Авиаторов, 8, корп. 2;

– НПО «Тайфун», Институт проблем мониторинга;

249038, Обнинск, ул. Победы, 4;

– ФГУП Научно-технический центр радиационно-химической безопасности и гигиены ФМБА России, 123182, Москва, Щукинская ул., 40.

Тел.: +7(499)190-51-31;

факс: +7(499)193-80-60;

e-mail: vastafurov@mail.ru При исследовании корреляции биоэлектрических процессов в точках акупунктуры с изменением геомагнитного поля было обнаружено, что изменения электропроводности в точках акупунктуры опережают изменения магнитного поля Земли [1]. За несколько суток до повышения солнечной активности в атмосфере Солнца наблюдаются определённые изменения. На Земле синхронно происходят изменения биоэлектрической активности то чек акупунктуры. Важно отметить, что в период регистрации этих изменений геомагнит ное поле остаётся спокойным. Таким образом, существует некий информационный сиг нал, отличный от электромагнитного и воспринимаемый биосферой Земли. Запуск меха низма, вызывающего повышение солнечной активности, и информация об этом, улавли ваемая живыми организмами, происходят практически одновременно. Высказано пред положение [1], что таким информационным сигналом является изменение гравитацион ного поля. Однако многолетние эксперименты при подготовке людей к полетам в космос, а также наблюдения за космонавтами в условиях невесомости не подтверждают возмож ности влияния малых изменений гравитационного поля на биохимические процессы и физиологическое состояние живых организмов.

Гипотеза о существовании пространственных волн. Обнаруженный эффект находит объяснение в рамках пространственно-электромагнитной модели материального конти нуума. Физический вакуум рассматривается в данной модели как волновой векторный континуум. Пространственный вектор, имеющий три составляющих, характеризует про странство, а электромагнитный вектор, имеющий две составляющих, – электромагнитное свойство материи. Колебания электромагнитной компоненты структуры вакуума приво дят к образованию электромагнитных волн, а колебания пространственной компонен ты – к образованию пространственных волн. Таким образом, в Природе существуют два информационных канала связи материальных объектов: электромагнитные волны и про странственные волны. Можно предположить, что именно пространственный канал свя зи обеспечивает живые организмы опережающей информацией о процессах, происходя щих в Солнечной системе.

Ожидаемые свойства пространственных волн.

Пространственное излучение, по нашему мнению, следует считать обладающим двойственной, корпускулярно-волновой, природой. Квант пространственного излучения предложено называть «спейстрон» (spacetron).

В отсутствие экспериментальных данных скорость распространения пространствен ных волн может быть условно принята равной скорости света.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ АКТИВНЫХ ЦЕНТРОВ АЦЕТИЛХОЛИНЭСТЕРАЗ МЫШЕЙ Computer analysis of active centers in mouse acetylcholinesterase Аюпов Р.Х., Акберова Н.И., Тарасов Д.С.

Казанский Федеральный Университет, 420008, Казань, ул. Кремлевская, e-mail: aurusta@mail.ru Ацетилхолинэстераза (АХЭ) — важный фермент центральной нервной системы, отве чающий за регуляцию нервного импульса посредством гидролиза нейромедиатора аце тилхолина. Вопрос специфического взаимодействия АХЭ с различными лигандами сре ди важнейший в медицине и биологии. Изучение активности ферментов в доклинических испытаниях в области фармакологии, биохимии и физиологии проводятся в основном на мышах, поэтому объектами для анализа in silico выбраны АХЭ мышей, взятые из Protein Data Bank. В работах in silico в области белково-лигандных взаимодействий анализируют ся результаты молекулярных квантово-химических расчетов [1,2], для которых существен ное значение имеет специфическое строение полости активного центра.

Во многих работах показана важная роль аминокислотных остатков Ser203, Trp86, Asp74 при взаимодействии лигандов с АХЭ. На основании этого были проведены измере ния расстояний между образующими пептидную связь атомами N и между атомами О (у Ser203 и Asp74 — О боковых радикалов, а у Trp86 - О карбоксильной группы) этих амино кислотных остатков. Измерения проводились в структурах 40 АХЭ.

Результаты измерений показали, что среднее расстояние между атомами N(Ser203) и N(Trp86) составляет 13,8±0,7 A, N(Trp86) и N(Asp74) - 8,6±0,6 A, N(Asp74) и N(Ser203) -17,5±1 A. Среднее расстояние между атомами О(Ser203) и О(Trp86) составляет 11,8±0, A, О(Trp86) и О(Asp74) - 8,1±1,8 A, О(Asp74) и О(Ser203) - 17,5±2,5 A. Результаты свидетель ствуют, что наиболее стабильны расстояния между аминокислотными остатками Ser203 и Trp86, Trp86 и Asp74 при измерениях между N, колебания связи между ними составляет 0,7 A и 0,6 A соответственно. Для измерений между О стабильны связи Ser203 и Trp86, ко лебание составляет 0,7A.

Полученные результаты отражают некоторые различия в строении активного центра разных АХЭ. Примененный в работе подход с использованием большего количества ами нокислотных остатков позволит выявить среди них важные для специфического взаимо действия активного центра АХЭ с лигандами.

1. Аюпов Р.Х., Акберова Н.И., Тарасов Д.С. Докинг производных пиридоксина в активном центре холинэстераз // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки - 2011.- Т. 153, кн. 3. - С. 107-118.

2. Аюпов Р.Х., Акберова Н.И., Тарасов Д.С. Взаимодействие производного пиридоксина с активным центром ацетил холинэстеразы // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки - 2012.- Т. 154, кн. 2.

18 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИЕ И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ДИАГНОСТИКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ЕСТЕСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Telemetry and information technologies in the diagnosis of functional human state in condition a natural activity Бахчина А.В.2, Рунова Е.В.1, Некрасова М.М.3, Полевая С.А.1,2,4, Ковальчук А.В.4, Шишалов И.С.2, Парин С.Б.2,1, Нижегородская государственная медицинская академия, 603005, Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10/1;

Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского, 603950, Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23;

ФБУН НИИ гигиены и профессиональной патологии Роспотребнадзора, 603950, Нижний Новгород, ул. Семашко, 20;

– Институт прикладной физики РАН, 603950,Нижний Новгород, ГСП-120, ул.Ульянова, Тел.: +7(909)295-93-63;

e-mail: nastya18-90@mail.ru Система управления физиологическими процессами способна формировать широ кий диапазон режимов регуляции в соответствии с целевой функцией [1]. Знания о ре пертуаре режимов в физиологической системе человека пока ограничены только лабо раторными экспериментальными контекстами [2]. Работа посвящена развитию инстру ментальных методов регистрации биофизических сигналов, обеспечивающих персони фицированный мониторинг и дистанционную диагностику в условиях естественной де ятельности спортсменов в процессе тренировок и соревнований. В работе использовал ся метод беспроводной кардиоинтервалографии. Запись кардиосигнала производилась с помощью телеметрической системы BioHarness. Обработка кардиосигнала включала сле дующие этапы: выделения сигнала из шума на основе адаптивных фильтров, построение периодограммы Уэлча, спектра вариабильности сердечного ритма, вейвлет-анализ. При водятся данные индивидуального продолжительного мониторинга ВСР в процессе тре нировочной деятельности спортсменов, соотнесённые с параметрами интенсивности предъявляемой в процессе тренировки физической нагрузки. Показана ситуационно контекстная зависимость динамики ВСР (в частности коэффициента вегетативного балан са – LF/HF, общая мощность спектра ВСР - TP) в условиях естественной деятельности – об наружены характерные реакции данных показателей (увеличение/снижение) при резкой смене контекста естественной стимульной среды. Определены оптимальные диапазоны частотных характеристик ВСР (TP=3653,82±211,81;

LF=1604,49±87,59;

HF=573,29±61,01;

LF/ HF=3,09±0,86) для выполнения целевых функций в условиях физического стресса с мини мальным риском истощения регуляторных ресурсов.

Таким образом, регистрация режимов вегетативной регуляции с использованием бес проводных сенсорных сетей и миниатюрных сенсорных платформ обеспечивает новые возможности для изучения режимов управления организма в широком диапазоне есте ственных нагрузок и поиска информативных маркеров оптимальных и экстремальных со стояний человека в процессе повседневной жизни.

1. Анохин П. К. Очерки по физиологии функциональных систем. // М.: Медицина, 1974. – C. 446.

2. Барабанщиков В.А. Экспериментальная психология в России. // М.:Институт психологии РАН;

2010, с. 13-18.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИРОДНОЙ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЙ ОРОТЕРАПИИ The natural and instrumental orotherapy biophysical grounds Березовский В.А., Киенко В.М., Левашов М.И., Литовка И.Г.

Институт физиологии им. А.А. Богомольца НАН Украины, 01024, Киев, ул.Богомольца Целебное действие горного воздуха (природная оротерапия) известно человечеству со времен Гиппократа и Авиценны. Горные курорты и сегодня успешно восстанавливают здо ровье при легочных и сердечно-сосудистых заболеваниях. В то же время два часа дыхания чистым кислородом способно инициировать отек легкого, а у беременной женщины даже 30 минут такого воздействия достаточно, чтобы вызвать слепоту новорожденного. Молеку лярный кислород подобен двуликому Янусу, что подтверждается многолетней эмпириче ской практикой медицины и современными исследованиями. Уместно заметить, что первые живые прокариотические образования возникли на планете в бескислородной, восстанови тельной атмосфере, обеспечивая свои энергетические потребности анаэробным путем. Эво люционно более позднее появление молекулярного (биогенного) кислорода привело к раз витию как биохимических механизмов аэробного дыхания, так и антиоксидантных систем (каталазы, пероксидазы, супероксиддисмутаза), способных противостоять разрушительно му действию молекулярного кислорода или его радикалов. В соответствии с законами физи ческой диффузии и уравнением Фика массоперенос вещества прямо пропорционален гра диенту его концентрации. В случае массопереноса растворенных в жидкости газов – гради енту их парциальных давлений ( seu – напряжения газа) - dР. Для адаптированных к услови ям вторичной атмосферы Земли биологических систем особое значение приобрели условия перемещения молекул кислорода, интенсивность которого прямо пропорциональна гради енту РО2. Высказана точка зрения, что для человека нынешняя концентрация кислорода воз духа избыточна, вызывает состояние гипероксии. Она создает условия хронического кисло родного стресса, снижающего иммунитет и укорачивающего длительность жизни. Более низ кое РО2 воздуха горных районов – один из факторов, способствующих долголетию и здоро вью аборигенов. Терапевтическое и профилактическое использование азотно-кислородных газовых смесей с умеренно сниженным РО2 (инструментальная оротерапия) находит все более широкое применение в клинической медицине для лечения сердечно-сосудистых за болеваний, аллергических состояний, анемий, для профилактики гестозов и лечения послед ствий детского церебрального паралича.

20 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ МАТРИЦЫ АДАМАРА В БИОИНФОРМАТИКЕ И СЕКВЕНТНЫЙ АНАЛИЗ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И СТРУКТУР Hadamard matrices in bioinformatics and sequent analysis of biological processes and structures Бураков А.О.1, Демо В.И.1, Катанов Д.Ш.1, Петухов С.В. 1 – Московский физико-технический институт, 141700, Московская область, г. Долгопрудный, Институтский переулок, 9.

– Институт машиноведения РАН, 101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., Тел. 499-135-4065;

e-mail: spetoukhov@gmail.com Приложениям матриц Адамара в технике обработки сигналов посвящены десятки ты сяч публикаций [1]. Так, помехоустойчивые коды на матрицах Адамара использовались на космических кораблях «Маринер» и «Вояджер», что обеспечило получение фотографий Марса, Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна, несмотря на искаженность и ослабленность приходящих сигналов. Матрицы Адамара и содержащиеся в них системы функций Уолша легли в основу эффективного секвентного анализа Хармута [2].

Доклад представляет исследования генетической системы на основе применения ма тричных методов теории помехоустойчивого кодирования. Данные исследования выяви ли связь комплекса генетических алфавитов с особыми подсемействами матриц Адама ра и их ортогональными системами функций Уолша [3-5]. Это существенно, в частности, в связи с проблемой выбора адекватного варианта спектрального анализа для наследуе мых физиологических систем, поскольку существует бесконечно много видов спектраль ного анализа в силу бесконечного числа ортогональных систем функций. Выявление ге нетических матриц Адамара позволяет развивать методы «геносеквентного анализа» с использованием эффективных методов временной и пространственной фильтрации сиг налов, а также корреляционного анализа из секвентной теории Хармута. Эти методы по лезны для изучения генетически наследуемых физиологических систем с целью выявле ния скрытых закономерностей, разработки новых методов медицинской диагностики и пр. По сравнению со спектральным анализом на синусоидальных волнах, который при меним для линейных инвариантных во времени систем, секвентный анализ базируется на несинусоидальных волнах и применим для изучения систем, изменяющихся во времени (таковы биологические системы).

В докладе освещаются результаты, получаемые авторами на этом пути в исследовани ях, прежде всего, генетической и сердечно-сосудистой систем.

1. Seberry J., Wysocki B.J., Wysocki T.A. On some applications of Hadamard matrices //Metrica, vol. 62, 2005, pp. 221-239.

2. Хармут Х. Теория секвентного анализа. М., Мир, 1980.

3. Петухов С.В. Матричная генетика, алгебры генетического кода, помехоустойчивость. М., Регулярная и хаотиче ская динамика, 2008, 316 с.

4. Петухов С.В., Катанов Д.Ш. Введение в математическую биофизику. Элементы биоинформатики и биоинформаци онных технологий. – Учебное пособие МФТИ, 2009.

5. Petoukhov S.V. & He M. Symmetrical Analysis Techniques for Genetic Systems and Bioinformatics: Advanced Patterns and Applications. 2010, Hershey, USA: IGI Global.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» АНАЛИЗ ПРОФИЛЯ ЭКСПРЕССИИ ГЕНОВ В ОДИНОЧНЫХ ОБОНЯТЕЛЬНЫХ НЕЙРОНАХ Gene expression profiles of individual olfactory neurons Быстрова М.Ф., Романов Р.А., Колесникова А.С., Хохлов А.А.

Институт биофизики клетки РАН, 142290, Пущино, ул. Институтская, 3.

Тел.: +7(496)7739318;

факс: +7(496)7330509;

e-mail: mbistrova@icb.psn.ru Представление о профиле экспрессии генов в том или ином клеточном типе мы по лучаем в основном, исходя из усредненных измерений, выполненных на ткани, клеточ ной культуре или популяции клеток. Предполагается, что усредненные измерения отра жают характеристики популяционного большинства, но так ли это? Возможно ли полу чить представление об индивидуальной клетке, оценивая клеточную популяцию? Огра ничивающим фактором при проведении экспрессионного анализа на уровне одиночной клетки являются пикограммовые количества тотальной РНК и фемтограммы транскрип тов мРНК индивидуальных генов. Другими словами, в случае одиночной клетки объек том исследования являются единичные молекулы мРНК. Мы исследовали профиль экс прессии генов в обонятельных нейронах, выделенных из обонятельного эпителия мыши и сохранивших свойственные им морфологические признаки после процедуры диссоци ации. Перед выполнением экспрессионного анализа на основе ОТ-ПЦР и ген- специфиче ских праймеров была проведена глобальная амплификация исходной мРНК одиночной клетки. Мы использовали комбинацию методов экспоненциальной амплификации кДНК и линейной амплификации аРНК. Мы обнаружили многочисленные вариации в компози ции мРНК транскриптов, присутствующих в индивидуальных клетках. Ни в одной клетке паттерн экспрессии не соответствовал усредненным измерениям. Наши результаты пока зывают, что измерения, сделанные на группе клеток, дают представления о «среднестати стической» клетке, что неизбежно маскирует свойства индивидуальных клеток в системе.

22 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ БИОСОВМЕСТИМЫЕ НАНОСИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ АДРЕСНОЙ ДОСТАВКИ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ Biocompatible nanosystems based on magnetic nanoparticles for targeted drug delivery Бычкова А.В., Розенфельд М.А., Леонова В.Б., Коварский А.Л.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук, 119334, Москва, ул. Косыгина, Тел.: 8 (495) 939-7930, 939-7366;

факс: 8 (499) 137-4101;

e-mail: annb0005@yandex.ru Магнитные наночастицы находят все более широкое применение в различных областях биологии и медицины: гипертермии, магнитно-резонансных исследованиях, им мунологическом анализе, клеточной и молекулярной сепарации, тканевой инженерии, векторной доставке лекарственных препаратов к клеткам-мишеням. Модификация по верхности наночастиц покрытиями позволяет получать биосовместимые многофункци ональные наносистемы, которые могут включать биовекторы для нацеливания или узна вания биологических систем (органов, тканей, клеток и их составляющих) и терапевти ческие препараты;

обеспечивает возможность локализации наносистем в биомишенях.

Закрепление покрытий на поверхности наночастиц необходимо для предотвращения их нежелательной десорбции при контакте с биообъектами и представляет исключительно сложную научную задачу. Научные коллективы в разных странах мира работают над соз данием устойчивых покрытий на основе белков на поверхности наночастиц. Традицион ный путь, включающий использование бифункциональных сшивателей, представляется малоперспективным в связи как с неизбирательностью сшивания макромолекул, приво дящей к образованию полидисперсного ансамбля частиц, так и с десорбцией белковых молекул с поверхности наночастиц.

Предложенный нами не имеющий аналогов способ закрепления белковых покрытий на поверхности магнитных наночастиц основан на свойстве белков вступать в свободно радикальные реакции и образовывать межмолекулярные сшивки в результате генерации свободных радикалов строго на поверхности магнитных наночастиц (магнетита). Способ обеспечивает избирательное сшивание макромолекул на поверхности наночастиц без нарушения функциональных свойств белков, что кардинальным образом расширяет воз можности молекулярного белкового дизайна поверхности наночастиц.

Применение настоящего методически простого, одностадийного способа позволяет создавать магнитоуправляемые наносистемы для диагностических и терапевтических це лей с многофункциональными многокомпонентными белковыми покрытиями, которые, в отличие от покрытий, получаемых другими известными ранее способами, могут удо влетворять всем необходимым требованиям.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ ФАЗА МУЛЬТИБИСЛОЙНЫХ ФОСФОЛИПИДНЫХ МЕМБРАН КАК МОДЕЛЬНАЯ СРЕДА ДЛЯ БИОФИЗИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ Lyotropic mesophase of multibilayer phospholipid membranes as a model medium for biophysical studies Ващенко О.В.1, Касян Н.А.1, Пашинская В.А.2, Косевич М.В.2, Лисецкий Л.Н. – Институт сцинтилляционных материалов НТК «Институт монокристаллов» НАН Украины, 61001, Украина, Харьков, пр. Ленина, – Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина НАН Украины, 61103, Украина, Харьков, пр. Ленина, Тел.: +380(57)341-03-58;

факс +380(57)340-44-74;

e-mail: olga_v@isma.kharkov.ua Жидкокристаллическое (ЖК) фазовое состояние характерно для множества самых разнообразных биологических объектов, от хроматина в фазе митоза до стопок эритро цитов в капиллярах. Наиболее чёткая аналогия между «классическими» ЖК-фазами и био логическими структурами прослеживается в клеточных мембранах, в которых липидный бислой (как и его аналог in vitro – фосфолипидный мультибислой) образует лиотропные ЖК-фазы (L и L), отличающиеся характером трансляционного упорядочения амфифиль ных молекул. Переход в L-фазу при повышении температуры часто называют переходом «гель – жидкий кристалл».

Нами было предложено использовать ЖК-фазы мультибислоёв дипальмитоилфосфа тидилхолина (ДПФХ) в качестве модельной среды для исследования влияния мембранотроп ных агентов (МТА) на клеточные мембраны, как индивидуального, так и совместного.

В нашей работе в качестве МТА используется набор биологически активных веществ, среди которых антимикробные бисчетвертичные аммониевые препараты декаметоксин, этоний, тионий, а также органические кислоты (ацетилсалициловая и дигидроксибензой ная). С помощью дифференциальной сканирующей калориметрии определено влияние данных МТА и их комбинаций на параметры фазовых переходов мультибислоёв ДПФХ.

В частности, установлено, что декаметоксин и ацетилсалициловая кислота, индивидуаль но проявляя разжижающее влияние на мультибислой, при совместном введении оказы вают уплотняющее действие. Причиной этого предполагается образование межмолеку лярных комплексов соответствующей стехиометрии, что подтверждается эксперимен тально методом масс-спектрометрии [1-3].


Развиваемый подход представляется перспективным также для изучения влияния со става ионной среды на термодинамические свойства биомембран. Так, нами было показа но, что влияние ионов на температуру перехода в L-фазу коррелирует с их расположени ем в рядах Гоффмейстера: космотропные ионы повышают её, тогда как хаотропные – по нижают. Примечательным исключением является цезий, мембранотропные свойства ко торого выделяются по целому ряду параметров, что представляет особый интерес в свя зи с его техногенной опасностью.

1. Vashchenko O., Pashynska V., Kosevich M., Panikarska V., Lisetski L./ Mol. Cryst. Liq. Cryst., 2011. V.547. P. 155-163.

2. Vashchenko O.V., Pashynska V.A., Kosevich M.V., Panikarska V.D., Lisetski L.N. / Biopolymers and Cell, 2010. V.26.

P. 472-477.

3. Pashynska V., Boryak O., Kosevich M., Stepanian S., Adamowicz L./ Eur. Phys. J. D., 2010. V.58. P.287-296.

24 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ СРАВНЕНИЕ АНТЕНН-АППЛИКАТОРОВ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Comparison of the medical antennas Веснин С.Г.1, Седанкин М.К. – Всероссийский НИИ радиотехники, 105082, г. Москва, ул. Б.Почтовая, 22;

– МГТУ им.Н.Э.Баумана, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., 5.

Тел. +7(495) 430-23-01, 8-916-651-56-85, e-mail: vesnin47@gmail.com Микроволновая радиотермометрия основана на измерении собственного электро магнитного излучения биоткани в микроволновом диапазоне частот. Физическая сущ ность этого теплового радиоизлучения заключается в преобразовании внутренней те пловой энергии в энергию электромагнитного поля, распространяющегося за пределы излучающего тела. Это дает возможность неинвазивным способом получать информацию о температуре внутренних слоев биотканей[1]. Разработан математический аппарат для численного моделирования собственного излучения организма человека в микроволно вом диапазоне, основанный на численном решении уравнений Максвелла в многослой ной среде с потерями и численном решении уравнений теплопроводности с учетом кро вотока при наличии злокачественной опухоли. В настоящее время необходимость созда ния такого программного инструмента обусловлена возможностью сравнения аналогич ных конструкторских решений в данной области. Анализ данных, полученных в резуль тате моделирования, позволяет выявить достоинства и недостатки проектируемой ан тенны, выбрать наиболее оптимальные конструкторские решения в условиях конкретной медицинской задачи. Проведено моделирование, анализ и сравнение нескольких типов антенн-аппликаторов: антенны на базе круглого и прямоугольного волноводов;

печатные спиральные, круглые и прямоугольные антенны, представленные в [2-4]. Проведенные расчеты показали, что миниатюрные антенны, построенные на базе круглого и прямо угольного волноводов, заполненного диэлектриком с высоким значением диэлектриче ской проницаемости имеют существенный выигрыш при выявлении небольших злока чественных опухолей по сравнению с существующими антеннами. За счет этого, они спо собны более эффективно выявлять тепловые аномалии небольших размеров и на боль шей глубине. Также данные антенны имеют большую глубину измерения (не менее 4 см), чем печатные антенны (не более 3 см), вследствие меньшего затухания поля в коже. Сле дует отметить, что для достижения высокой глубины измерения необходимо на грани це раздела с биотканью минимизировать продольную компоненту электрического поля.

К сожалению, у многочисленных печатных антенн продольная компонента электриче ского поля весьма значительна. Печатные антенны различных типов применимы в основ ном для выявления теплоаномалий поверхностных слоев организма. Широко распро страненные вибраторные антенны, которые имеют приемлемые габариты, имеют низ кую помехозащищенность и поэтому не могут применяться в практической медицине без специальной экранировки помещения.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» НАНОКОМПОЗИТНЫЕ РЕГЕНЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ РАН Nanocomposite regeneration system for wound healing Гаврилюк Б.К., Гаврилюк В.Б.

Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142290, Моск. обл., г.Пущино, Институтская, 3.

Тел. (4967)-732793 e-mail: gavrilyuk@mail/ru В процессе заживления ран участвуют две самостоятельные системы организ ма. Фагоцитарная система очистки, отвечающая за удаление чужеродных элементов, ми кроорганизмов, мертвых тканей и механических частиц. Фагоцитарные клетки связаны с кроветворной системой организма. Вторая система – система регенерации и восстанов ления тканевых элементов, связанная с тканевыми стволовыми и базальными клетками, размножение и движение которых приводит к восстановлению тканей. Эти системы не па раллельны и даже противостоят друг другу. То есть пока действует первая система – вто рая не работает. Проще говоря, если есть воспаление, регенерация не наступает.

В настоящее время, основным средством лечения кожных повреждений (ран) явля ются так называемые временные раневые покрытия (temporate wound dressing). Приняты специальные системы их применения на разных стадиях лечения /1/.

По нашему мнению, для осуществления полноценного процесса лечения раневых по ражений принципиально важной является способность раневых покрытий к нормали зации и восстановлению межмолекулярных связей в поврежденных тканях на всех эта пах лечения.

В разработанной нами /2/Регенерационной системе («Биокол»), мы постарались осу ществить принцип соединения лучших из синтетических и природных полимеров. Полу ченная система может применяться как самостоятельно, так и в комплексе с клеточными культурами.

Регенерационная система представляет собой комбинацию полианионных полиса харидов и инертного фторполимера. Система двухкомпонентная: состоит из геля и био синтетическое покрытия. Компоненты могут использоваться в различных сочетаниях, ко торые в зависимости от характера раневого повреждения во всех случаях обеспечива ют оптимальное сочетание физико-механических свойств (защита, паро-, газопроницае мость, прочность, эластичность) и регенерационных свойств (обеспечение подвижности и размножения клеток в ране, связывание токсинов и деструктирующих ферментов, вос становление частично поврежденных межмолекулярных связей биополимеров). Специ альная комбинация синтетических гидрофобных и биологических гидрофильных компо нентов в покрытии приводит к тому, что в начале воздействия, оно хорошо прилипает к раневой поверхности, а после окончания воздействия становится гидрофобным и легко отделяется от раны, обеспечивая полную атравматичнось.

Смесь полисахаридов подобрана таким образом, что она образует в растворе нано мицеллы величиной 5 – 20 нм, что резко усиливает действие геля, ввиду значительного увеличения контактной поверхности.

26 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ СРАВНИТЕЛЬНЫЙ СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕРВИЧНЫХ СТРУКТУР БЕЛКОВ ПОДВЕРЖЕННЫХ И НЕ ПОДВЕРЖЕННЫХ РАЦЕМИЗАЦИИ В ПРОЦЕССЕ СТАРЕНИЯ Comparative statistical analysis of the primary structures of proteins affected and not subject to racemization in the aging process Гайворонский В.В., Дмитриев А.В.

Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина, кафедра физики, 399770, Липецкая обл., г. Елец, ул. Коммунаров, Тел.: +7(47467)2-21-93;

факс: +7(47467)2-04-63;

e-mail: a_v_dmitriev@mail.ru D-аминокислоты играют заметную роль в жизнедеятельности, как прокариот, так и эукариот. В процессе старения, а также при развитии некоторых патологий, процент ное содержание D-аминокислот в белках различных тканей организма человека и живот ных увеличивается. В составе белков наиболее нестабильными по отношению к рацеми зации являются остатки аспарагина и аспартата. Их рацемизация может непосредствен но влиять на механизмы репарации ДНК и апоптоз и, таким образом, на процессы старе ния и развития некоторых патологий. Уменьшение активности апоптоза может приводить к пролиферации клеток и онкогенезу – к таким нейродегенеративным заболеваниям, как болезни Альцгеймера и Паркинсона, амиотрофический склероз.

Скорость рацемизации аспартата и аспарагина in vivo зависит от физико-химических характеристик окружающей среды. Так как концентрации солей, pH, температура флукту ируют весьма незначительно, скорость рацемизации аспартата зависит от соседних ами нокислотных остатков, от положения аспартата во вторичной структуре, от простран ственного окружения. В связи с этим нами проведено сравнительный статистический кон центраций пар остатков Asn-Xxx и Asp-Xxx в первичной структуре белков подверженных (порядка 56000 белков) и не подверженных рацемизации (более 150000 белков) в процес се старения. Первичная структура исследуемых белков взята организмов из базы данных NCBI (National Center of Biotechnology Information) и проанализирована с помощью специ ально созданной нами компьютерной программы.

В результате установлено, что в белках подверженных рацемизации наблюдается зна чительное превышение концентрации пар остатков Asn-Pro, Asn-Ser, Asn-Thr, Asp-Gly по сравнению с белками не подверженными рацемизации;

в белках не подверженных ра цемизации наблюдается значительное превышение концентрации пар остатков Asn-Leu, Asp-Leu, Asp-Gln по сравнению с белками подверженными рацемизации.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» АНАЛИЗ ИЗМЕНЕНИЙ АКТИВНОСТИ ГОЛОВНОГО МОЗГА БИООБЪЕКТОВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НЕТЕПЛОВОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ The analysis of changes in biological objects brain activity under the effect of electromagnetic nonthermal radiation Голубев А.В. , Синельникова И.А. , Виноградова Н.В.  ФГУП «Российский Федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики», 607188, Нижегородская обл., г.Саров, пр.Мира, Tел. +7(83130) 2 52 99, факс+7(83130) 2 53 00, e-mail: memf@bfrc.vniief.ru В работе рассмотрены электро- и магнитоэнцефалографические методы исследова ния функциональной активности головного мозга. Показаны их достоинства и недостатки Приведена методика обработки и оценки параметров магнитоэнцефалограмм и оценки достоверности изменения МЭГ и ЭЭГ человека и животных при воздействии маг нитным полем. Проведено сопоставление результатов электрографических и биомагнит ных исследованй энцефалограмм человека и показаны, выявленные в результате проде ланной работы преимущества СКВИД-магнитометрии.


Описан принципиальный подход при выборе формы модулирующего сигнала для из учения воздействия сложномодулированного ЭМП на биообъекты.

Приведены примеры негативного действия сложномодулированного ЭМП высокоча стотного диапазона нетепловой интенсивности (до 50 мкВт/см2) на биомагнитную актив ность головного мозга свиней и приматов. С целью наглядного представления результа тов воздействия ЭМИ приведены результаты канонического дискриминантного анализа регистрируемых параметров.

Сделаны выводы о негативное влияние на ритмику головного мозга биообъек тов электромагнитного поля нетепловой интенсивности с огибающей спектра соот ветствующей функции f  –n, при условии отклонения значения показателя степени n от диапазона 0,8 n  1,4. Так же показаны достоинства использованного в работе аппаратно програмного комплекса магнитобиологических исследований в совокупности с предло женной методикой обработки биомагнитного сигнала и их эффективность в решении за дач научных экспериментальных исследований по определению механизмов и критери ев воздействия низкоинтенсивного сложномодулированного электромагнитного излуче ния на организм биообъектов разного уровня системной организации.

28 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ПОИСК МНОЖЕСТВЕННЫХ СДВИГОВ РАМКИ СЧИТЫВАНИЯ В ГЕНАХ Search of multiple shifts of reading frame in genes Голышев М.А., Коротков Е.В.

Центр «Биоинженерия» РАН, 117312, Москва, проспект 60-летия Октября, 7/1;

  Тел.: +7(499)135-21-61;

факс: +7(499)135-05-71;

e-mail: mixagol@gmail.com, genekorotkov@gmail.com Влияние сдвигов рамки считывания гена на структуру и функцию кодируемого им белка представляет большой интерес. В зависимости от местоположения сдвига функция белка может как остаться прежней, так и измениться, что открывает возможности для ис следований влияния отдельных участков аминокислот на функцию гена. Наличие сдвига рамки считывания может быть обнаружено посредством обнаружения сдвига фазы три плетной периодичности, поскольку триплетная периодичность является общей характе ристикой всех кодирующих последовательностей и жёстко привязана к рамке считыва ния. Предполагается, что в кодирующей последовательности могут происходить не толь ко одиночные сдвиги рамки считывания, но и множественные.

Предлагаемый метод основан на подборе матрицы частот нуклеотидных оснований, которая максимизирует функцию сходства, определяемую методом динамического про граммирования и статистическую значимость полученного “выравнивания”. На каждом шаге динамического программирования происходит расчёт степени подобия подбирае мой матрицы и одной из трёх матриц, построенных по окну справа от текущего нуклео тидного основания со сдвигами в 0, 1 и 2 основания соответственно. Степень подобия рас считывается путём нормализации функции Бесселя от двух нормализованных матриц ча стот. Метод динамического программирования в данном случае реализуется по алгорит му Смита-Уотермана для локального выравнивания. Штрафы для расчёта функции дина мического программирования подбираются такими, чтобы максимизировать соотноше ние сигнал/шум. Для каждой матрицы по методу Монте-Карло проводится расчёт стати стической значимости её наилучшего “выравнивания”. Итоговая матрица выбирается по принципу наибольшего значения статистической значимости. Путём максимизации стати стической значимости функции сходства для генома E.coli было обнаружено около 6% ге нов со сдвигами фазы триплетной периодичности. В то время как с применением алгорит ма поиска одиночных сдвигов [1] было обнаружено только 4% таких генов.

1. E.V. Korotkov, M.A. Korotkova «Study of the triplet periodicity phase shifts in genes, Journal of Integrative Bioinformatics, v.7, pp.131-141, Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАНОЧАСТИ ГАММА-ОКСИДА ЖЕЛЕЗА С РАЗЛИЧНЫМИ СТАБИЛИЗИРУЮЩИМИ АГЕНТАМИ НА КЛЕТКИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ Investigation of the effect of gamma-nanoparticles of iron oxide with various stabilizing agents on mammalian cells.

Давыдова Г.А.1,2, Борисова 1, Гольдт А.С3, Миронова Е.А.1,2, Фадеев П. Ю. Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук (ИРЭБ РАН), 42290,г. Пущино Московской обл., ул. Институтская, 3,факс, 8(4967)33-05-53, e mile: mironova_e27@rambler.ru – Пущинский Государственный Естественно-научный Институт, 142290, г. Пущино Московской обл., пр. Науки, 3.

– Факультет Наук о Материалах МГУ им. М.В.Ломоносова”, 119991, Россия, Москва, Ленинские Горы, корп. Б.

Филиал МГУ,142290, г. Пущино Московской обл., Б 20.

В настоящее время значительно расширяется область использования магнитных на ночастиц в медицине и биологии, в частности, для фотодинамической терапии, магнит ной гипертермии, адресной доставки лекарств, введения магнитных диагностических ме ток [1, 2]. Необходимо отметить, что основным критерием, предъявляемым к таким объек там, можно отнести нетоксичность и биосовместимость [3] и возможность их длительного хранения в неагрегированом состоянии.

Целью работы являлось установление биосовместимых стабилизаторов для получе ния суспензий магнитных наночастиц.

В настоящей работе, с использованием метода пиролиза аэрозолей были получены соляные гранулы (NaCl), содержащие в своём составе наночастицы магнитной фазы, полу ченный порошок суспендировался в растворе гуминовых кислот (ГК). Магнитные частицы магнетита Fe3O4 были получены с использованием метода соосаждения из «зеленой ржав чины» и покрывались оболочкой из SiO2 по методу Штобера.

Исследование агрегативной устойчивости наночастиц без покрытия и в различных оболочках (солевая, оксид кремния, гуминовые кислоты) проводили методом измерения динамического светорассеяния на Submicron Particle Size Analyser «Beckman Coulter».

Установлено, что наночастицы в оболочке SiO2 и в гуминовых кислотах в среде, содер жащей сыворотку, оставались стабильными в течение длительного срока.

Для оценки цитотоксичности магнитных наночастиц проводили МТТ тест на культу рах клеток NCTC clone L929 и эпителиальных клетках карциномы гортани Нер-2. Результа ты анализа показали, что данные наночастицы не являются токсичными для данных кле точных культур.

Одной из важнейших проблем современной биофизики является выяснение молеку лярных механизмов адсорбции и слияния частиц с мембранами. Для изучения активно сти и механизма действия наночастиц были применены бислойные липидные мембраны (БЛМ). Было установлено, что исследованные наночастицы повышали проводимость БЛМ.

Кинетика тока обладает характеристиками, свойственными для организованных струк тур, ионных каналов и различна для наночастиц в различных оболочках. Сами оболочки инертны по отношению к БЛМ.

Показано, что полученные нанокомпозиты не являются цитотоксичными, что откры вает возможности разработки новых биологически-активных магнитных препаратов на основе оксида железа (III).

30 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ЗАВИСИМОСТЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ ИЗБЫТОЧНОСТИ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА И СЛОЖНОСТИ ОРГАНИЗМА НА ФИЛОГЕНЕТИЧЕСКОМ ДЕРЕВЕ ЭУКАРИОТ Dependence of information redundancy of genetic code and complexity of the organism to eukaryotic phylogenetic Дмитриев В.А., Корнев Д.Б., Дмитриев А.В.

Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина, кафедра физики, 399770, Липецкая обл., г. Елец, ул. Коммунаров, Тел.: +7(47467)2-21-93;

факс: +7(47467)2-04-63;

e-mail: a_v_dmitriev@mail.ru Одна из особенностей генетического кода, в соответствии с которым информация, заключенная в ДНК, материализуется при посредничестве мРНК в функциональные бел ки, – его избыточность, которая заключается в том, что некоторые аминокислоты кодиру ются не одним, а несколькими синонимичными кодонами. Начиная с 60-х годов прошлого века, когда был разгадан генетический кода, и по настоящее время, природа его избыточ ности остается загадкой. Исследования в этой области ограничиваются результатами, по лученными начиная с 1980 гг., согласно которым некоторые организмы используют сино нимичные кодоны с разной частотой. Если для некоторых бактерий природа такого явле ния была объяснена оптимальностью синтеза белка, то для более высокоорганизованных живых форм, включая человека, природа избыточности остается невыясненной. Одной из причин этому является отсутствие объемных статистических данных и статистически зна чимых закономерностей по избыточности синонимичных кодонов в генах для, как мож но большего, многообразия организмов. Установить зависимость между характеристика ми распределения вероятностей использования синонимичных кодонов и уровнем эво люционной сложности организма является целью нашей работы. Для достижения данной цели, нами решались следующие задачи:

1. Создать компьютерную программу и использовать ее для расчета распределения вероятностей использования синонимичных кодонов, информационной энтропии и из быточности генетического кода таксономических групп организмов из базы данных NCBI (National Center of Biotechnology Information).

2. Используя математический формализм теории графов, определить меру эволюци онной сложности организмов на филогенетическом дереве.

3. Установить зависимости между информационной энтропией и избыточностью ге нетического кода и эволюционной сложностью организмов.

В результате проведенного исследования установлено:

1. По мере усложнения организма информационная энтропия его генетического кода увеличивается.

2. По мере усложнения организма информационная избыточность его генетического кода уменьшается, следовательно, чем сложнее организм, тем более точно (надежно) пе редается биологическая информация в синтезе белка.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ПОВЕДЕНИЕ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ МИКРОКАПСУЛ ПРИ ТЕПЛОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ НА НИХ Behaviour of polyelectrolyte microcapsules under thermal effect Дубровский А. В., Шабарчина Л. И.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук.

Московская обл., г. Пущино, ул. Институтская, д. 3.

Тел.: +7(4967)73-92-05;

факс: +7(4967)33-05-53;

e-mail: dav198@mail.ru Полиэлектролитные нано- и микрокапсулы (ПНМК), изготавливаемые методом поо чередного наслаивания противоположно заряженных полиэлектролитов на дисперс ные частицы нано- и микро размеров с последующим разрушением и удалением этих ча стиц, являются объектами новой быстро развивающийся области — полимерной нано технологии.

Полученные к настоящему времени результаты демонстрируют широкие возможно сти использования ПНМК при разработке нового класса химических и биохимических ре акторов и изучения особенностей протекания физических и химических процессов в ма лом объеме, при создании нового типа зондов и высокочувствительных сенсоров и разра ботке оригинальных методов разделения смесей различных органических и неорганиче ских веществ, в частности, выделения из среды ионов тяжелых металлов. Впечатляющими являются результаты по использованию ПНМК в качестве матриц для получения метал лических полупроницаемых оболочек с магнитными и проводящими свойствами. Наряду с такими работами, имеющими ярко выраженную техническую направленность, в настоя щее время ряд исследователей ведут активную разработку ПНМК применительно к созда нию лекарственных препаратов пролонгированного действия с управляемой доставкой.

ПНМК в этом случае используются как контейнер для транспортировки лекарственного вещества, а сама капсула изготавливается из биоразрушаемых полимеров. Скорость вы хода лекарственного вещества из нее помимо природы и числа полиэлектролитных сло ев оболочки будет определяться, с одной стороны, скоростью деградации оболочки под воздействием ферментов организма, с другой - такими факторами, как рН, солевой состав среды и, что особенно важно, температурой.

В работе с использованием методов светорассеяния и оптической микроскопии полу чены данные по термочувствительности сформированных из поочередных слоев полиал лиламина и полистиролсульфоната полиэлектролитных ПНМК: полых и с включенными в них интерполиэлектролитными комплексами и белками. Показано, что все три типа кап сул с ростом температуры и длительности теплового воздействия сжимаются, их диаметр уменьшается. Нами предложено термочувствительность микрокапсул оценивать по тем пературному коэффициенту сжатия оболочки (Ес). Для всех трех типов микрокапсул, со держащих от 6 до 10 слоев в оболочке, обнаружено явление альтернантности (чередова ния) термочувствительности в зависимости от числа слоев оболочки – для микрокапсул с нечетным числом слоев сжимаемость больше, чем с четным.

32 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ РЕШЕНИЕ АКТУАЛЬНЫХ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ ПРИ ПОМОЩИ МЕТОДА АНАЛИЗА ТРАЕКТОРИЙ НАНОЧАСТИЦ (NTA) Modern applications of Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) for dispersions characterization Евтушенко Е.Г., Коновалов К.А., Курочкин И.Н.

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Химический факультет, 119990, Москва, Ленинские горы, д.1, стр. 73, к. 526.

Тел.: +7(495)939-43-91, e-mail: e.evtoochenko@gmail.com Бурное развитие области нанонаук и нанотехнологий в последние годы привлекает значительный интерес ученых к исследованию и использованию различных наноматери алов. Нанообъекты зачастую проявляют новые, а подчас уникальные свойства, расширяя возможности прикладной науки. Вслед за появлением новых объектов появляются и но вые методы их изучения. Одним из таких методов является Nanoparticle Tracking Analysis (NTA), позволяющий измерять размер и концентрацию наночастиц в растворах. В отличие от общеизвестного метода динамического светорассеяния (DLS), метод NTA основан на анализе индивидуальных частиц, и как следствие, обладает значительно более высоким разрешением в отношении фракций наночастиц, слабо чувствителен к пыли и агрегатам частиц, а также позволяет измерять концентрацию каждой из фракций [1, 2].

В лаборатории Постгеномной химии Химического Факультета МГУ возможности ме тода NTA были опробованы для решения целого ряда научных и образовательных задач:

рутинной характеризации используемых препаратов наночастиц диоксида марганца [3], золота, углеродных наночастиц, исследования препаратов наноалмазов, белковых агре гатов и прочих.

1. H. Saveyn, B. De Baets, O. Thas, P. Hole, J. Smith, P. Van der Meeren. J Colloid Interface Sci. 2010, 352(2), 593.

2. V. Filipe, A. Hawe, W. Jiskoot. Pharm Res. 2010, 27(5), 796.

3. Е.А. Донцова, И.А. Будашов, А.В. Еременко, И.Н. Курочкин. Рос. нанотехнологии. 2008, 3(7-8), 133.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АТОМНО-СИЛОВОЙ МИКРОСКОПИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ РАКОВЫХ КЛЕТОК Application of Atomic Force Microscopy in investigation and detection of cancer cells Ефремов Ю.М., Докрунова А.А., Багров Д.В., Соколова О.С., Шайтан К.В.

МГУ им М.В. Ломоносова, Биологический факультет, 111991, Москва, Ленинские горы, 1/ Тел.: +7(495)939-57-38;

факс: +7(495)939-57-38;

 e-mail: efremov@mail.bio.msu.ru Метод АСМ нашел широкое применение в области исследования клеток. С его помощью можно получать информацию о морфологии живых клеток и их механических характеристиках непосредственно в среде культивирования или в физиологическом растворе. Для многих рако вых клеток показано, что они более деформируемы, чем нормальные, и примерно на 70% мяг че [1]. Предположительно, особые механические свойства раковых клеток играют важную роль в метастатических процессах и могут быть использованы как маркер метастатического потен циала. Исследованию механических свойств клеток, в первую очередь модуля Юнга с помощью АСМ посвящено большое количество работ [2]. Разные научные группы используют различные подходы, большинство из них основано на аппроксимации части силовой кривой формулами, полученными в рамках решения классических задач механики контактного взаимодействия. В нашей работе для исследования модуля Юнга клеток мы использовали кантилеверы, модифи цированные микросферами (d~9 мкм), для лучшего контроля геометрии контакта зонда с об разцом и получения значений модуля Юнга, усредненных по относительно большой (~30 мкм2) контактной площадке. Мы сопоставили значения модуля Юнга нормальных и раковых клеток, а также исследовали эффект инактивации одного из факторов нуклеации актина – формина – на модуль Юнга нормальных и раковых клеток и их жизнеспособность [3]. В экспериментах были использованы эпителиальные клетки рака простаты DU-145, PC3, PC3-MM2 и LNCap, а также клетки Vero из эпителия почки африканской зеленой мартышки.

Измеренный нами модуль Юнга клеток Vero составляет ~0,8 кПа, у раковых клеток модуль Юнга значительно меньше (на ~60%). После инкубации клеток Vero с 20 мкМ раствором инги битора формина SMIFH2 их модуль Юнга уменьшился на ~50%. С помощью конфокальной ми кроскопии было выявлено, что в клетках, подвергшихся воздействию SMIFH2, число актиновых филаментов уменьшилось, и они, в основном, были сосредоточены у основания клетки. Значи тельного влияния SMIFH2 на раковые клетки обнаружено не было. Полученные результаты мо гут свидетельствовать о том, что регуляция формина в раковых клетках изменена по сравнению с нормальными.

1. Cross S.E., Jin Y.S. et al. / Nature nanotechnology, 2007. 2(12). 780-783.

2. Kuznetsova T.G., Starodubtseva M.N. et al. / Micron, 2007. 38(8). 824-833.

3. Rizvi S.A., Neidt E.M. et al. / Chem Biol., 2009. 16(11). 1158-68.

34 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ НОВЫЕ ПОДХОДЫ В ОНКОЛОГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ New approaches in oncology with nanotechnologies Загайнова Е.В.1,2, Сироткина М.А.1,2, Елагин В.В.1,2, Ширманова М.В.2, Надточенко В.А. 5, Снопова Л.Б. 2, Клапшина Л.Г. 4-, Балалева И.В. 1, Соловьева А.Б. 5, Каменский В.А. 3, Стриковский А.В. 1 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского;

Нижегородская государственная медицинская академия;

Институт прикладной физики РАН;

Институт металлоорганической химии РАН;

Институт химической физики РАН.

Основными путями развития диагностики и терапии опухолей являются:

развитие комбинированных способов диагностики и лечения, улучшение срод ства к опухолевым клеткам известных химических препаратов. В качестве новых контрастных веществ для улучшения диагностических возможностей известных методов и в качестве новых терапевтических агентов могут быть использованы продукты нано технологий.

разработка способов контролируемого температурного воздействия на опу холь совместно с лабораториями Надточенко В.А. ИХФ РАН, Турчина И.В. (ИПФ РАН), Ко строва А.В. (ИПФ РАН) с использование золотых наночастиц методами лазерной и СВЧ ги перетермии. Показали, что НЧ являются хорошими термосенсибилизаторами при лазер ной гипертермии. ЗНЧ делают лазерное воздействие более локальным, позволяют сни зить подаваемую мощность, повышают противоопухолевый эффект. При СВЧ гипертер мии коэффициент ТРО опухоли с ЗНЧ сопоставим с коэффициентом ТРО опухоли без НЧ.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.