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:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ОТДЕЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК СЕКЦИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ БИОЛОГИИ НАУЧНЫЙ СОВЕТ РАН ПО БИОФИЗИКЕ ...»

-- [ Страница 2 ] --

апробация тетрацианопорфиразиновых комплексов ванадила и иттербия со вместно с группой Клапшиной Л.Г. (ИМХ РАН) и Балалаевой И.В. (ННГУ). Показано, что те трацианотетрафенилпорфиразиновый комплекс иттербия характеризуется интенсивным поглощением и флуоресценцией в области оптического «окна прозрачности» биотканей.

Порфиразиновый комплекс иттербия быстро накапливается в опухолевых клетках в куль туре. Комплекс обладает хорошими фармакокинетическими характеристиками.

апробация наноразмерных водорастворимых комплексов хлоринов с неток сичными амфифильными полимерами [поливиниловым спиртом, полиэтиленоксидом, блоксополимером этилен- и пропилен-оксида (плюроником F127) и поливинилпирроли доном], совместно с лабораторией Соловьевой А.Б. (ИХФ РАН). Цито- и фотоцитотоксич ность комплексов, существенно выше, чем изолированных фотосенсибилизаторов при фотодинамических воздействиях на клеточные культуры. Проводится изучение распре деления комплексов в организме животных-опухоленосителей.

разработка нового генетически-кодируемого фотосенсибилизатора Killer red совместно с лабораторией Лукьянова С.А. (ИБХ). Цитофототоксичность белка Killer red, по казана на культурах опухолевых и бактериальных клеток. Клетки, экспрессирующие бе лок в том или ином компартменте, при облучении светом погибали. Путь клеточной гибе ли определялся локализацией белка. Проводится исследование фототоксических эффек тов белка с разной локализацией на опухолевых моделях мышей.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ДИНАМИЧЕСКАЯ ФРАГМЕНОМИКА Замятнин А.А.

Учреждение Российской академии наук Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН;

Departamento de Informtica, El Centro Cientifico Tecnologico de Valparaiso, Universidad Tcnica Federico Santa Maria Белки обычно рассматриваются как один из источников энергии, а также как источ ник, необходимых организму для белкового синтеза и являющихся предшественника ми многих жизненно важных биомолекул. Однако ранее нами было показано, что мно гие фрагменты пищевых белков представляют собой регуляторные олигопептиды и пред положено, что они могут выполнять регуляторные функции наряду с эндогенными олиго пептидами [1, 2]. Для этого были сформированы представления о фрагментомике, позво ляющей рассматривать структуру и функции всей совокупности фрагментов белка [3, 4].

Данная работа посвящена изучению динамики образования фрагментов пищевых белков в организме человека под действием протеолитических ферменов. Для этого на основе данных базы данных EROP-Moscow [5] у наиболее представленных белков скелет ных мышц быка и коровьего молока были выявлены фрагменты, полностью идентичные по первичной структуре известным регуляторным олигопептидам.

Затем in silico осущест влено выщепление этих фрагментов с помощью протеолитических ферментов и получе ны кинетические кривые их накопления. Показано, что фрагменты, образующиеся в ре зультате расщепления пищевых белков животных протеолитическими ферментами, могут существововать в желудочно-кишечном тракте длительное время [6]. Многие из них яв ляются ингибиторами ферментов, регуляторами нервной, эндокринной и иммунной си стем, обладают антимикробными и другими функциями. Показано также, что время су ществования фрагментов до расщепления в желудочно-кишечном тракте может быть до статочным для выполнения ими корригирующих функций. Таким образом, в результа те фрагментирования пищевых белков в организме возможно формирование динамич но развивающегося пула экзогенных регуляторных олигопептидов, функции которых из меняются в процессе образования все более и более мелких фрагментов. Существова ние экзогенного пула регуляторных молекул расширяет смысл и содержание гипотезы о функционально-непрерывной совокупности (континууме) эндогенных природных олиго пептидов, предложенной ранее Ашмариным и Обуховой [7].

Рассмотрены области возможного практического применения полученных ре зультатов.

1. Замятнин А.А. Нейрохимия, 24, 21–29, 2007.

2. Замятнин А.А. Биохимия, 74, 247–256, 2009.

3. Замятнин А.А. Биофизика, 53, 725–733, 2008.

4. Замятнин А.А. Успехи Биологической Химии, 49, 405–428, 2009.

5. Zamyatnin A.A., Borchikov A.S., Vladimirov M.G., Voronina O.L. Nucleic Acids Research, 34, D261-D266, 2006.

6. Замятнин А.А., Воронина О.Л. Биохимия, 77, 623–633, 2012.

7. Ашмарин И.П., Обухова М.Ф. Биохимия, 51, 531–544, 1986.

36 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ КАЛЬЦИЯ СКАНИРУЮЩИМ ФЛУОРЕСЦЕНТНЫМ МИКРОСКОПОМ ПО ОДНОДЛИНОВОЛНОВОЙ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ СПЕЦИФИЧЕСКИХ КРАСИТЕЛЕЙ Calcium ion concentration measurements based on singlewavelength fluorescence of specific dye by scanning fluorescence microscope.

Захаров Ю.Н., Ершова А.В., Калинцева Я.И., Мухина И.В.

Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, 603950 Нижний Новгород, пр. Гагарина, Тел. (831)462-32-90, e-mail: zhrv@rf.unn.ru Современные лазерные конфокальные сканирующие микроскопы представляют со бой фактически комплекс аппаратуры, включающий в себя, помимо осветителя и изобра жающей оптики, фотодетекторы, средства захвата и обработки изображения, сохранения его в цифровом виде. Получена аппаратная функция этого прибора как измерительного устройства - характеристика, которая устанавливает связь измеряемой на выходе устрой ства интенсивности изображения с истинным значением этой величины на его входе – ин тенсивностью флуоресценции из заданного фокального объема.

Так как интенсивность флуоресценции кальциевого индикатора, формирующей изо бражение при исследованиях активности тканей мозга, зависит от концентрации ионов кальция, концентрации красителя, его квантовых параметров и аппаратной функции из мерительной аппаратуры можно вычислять концентрацию ионов кальция непосред ственно во время проведения эксперимента. Это не требует апостериорного измерения флуоресценции индикатора при насыщении ионами кальция и полном освобождении от них каждой исследуемой клетки, что ранее считалось необходимым при использовании однодлинноволновых красителей [1], или последовательного измерения на двух длинах волн для двухдлинноволновых, при использовании которых отдельной задачей является разделение излучения кальциевого индикатора и автофлуоресценции белков.

1. G. Grynkiewicz, M. Poenie, R. Tsien, /J. Biol. Chemistry., 1985/ V.260. O. 3440-3450.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЦИТОБИОХИМИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФУНКЦИЙ МИТОХОНДРИЙ РАЗРАБОТКОЙ ПРОГРАММЫ ОБСЧЁТА ЦВЕТНЫХ МИКРОСКОПИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ Extension of facilities of cytobiochemical determination of mitochondrial functions by elaboration of computation of colour microscopic images Захарченко М.В., Гуляев А.А. Захарченко А.В., Романова О.И., Хундерякова Н.В., Серая О.Ю., Маевский Е.И., Кондрашова М.Н.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН 142290, г. Пущино Московской обл., ул. Институтская, 3  Тел. +7 (495) 632-78-69;

Факс: +7 (4967) 33-05-53;

e-mail: office@iteb.ru Посвящаем памяти Г.М.Франка, стимулировавшего компьютеризованные исследования связи структуры и функции микрообъектов.

Создан оригинальный вариант программы обсчета цветных видеомикроскопических изображений лимфоцитов в мазке крови при определении активности ферментов мито хондрий разработанным ранее в нашей группе цитобиохимическим методом [1, 2]. ЦБХ метод обладает значительно большей чувствительностью к изменению состояния мито хондрий в организме, благодаря сохранению биофизической структуры митохондрий, чем принятые биохимические и чисто цито-, гисто -химические методы.

По сравнению с традиционной обработкой в градациях серого цвета созданная про грамма позволяет чувствительнее выявлять отличия трех основных цветов используемых при определении активности дегидрогеназ митохондрий – синего диформазана, пурпур ного – моноформазана и нейтрального красного. Существенным продвижением являет ся реализация возможности измерять много уровней интенсивности окраски площади.

Обычно они измеряются как суммарная площадь, что является очевидным искажением.

Изменения площади митохондрий более чувствительно отражают изменения состояния организма, чем интенсивность окраски. По-видимому, измерения площади отражают из менения нативной структурной организации митохондрий в сеть, реагирующую распа дом на возбуждение клетки. Цветная обработка позволяет работать с более короткими сроками инкубации до 15 мин, чем принято в традиционных исследованиях. Это пред ставляет преимущество, так как чем короче срок инкубации, тем ближе измерения пере дают активность митохондрий в организме. Эта задача является в настоящее время акту альной для биомедицинских исследований как показатель ранних изменений на докли нической стадии заболеваний. Изложенное выше иллюстрируется примерами исследо вания активности сукцинатдегидрогеназы и - кетоглутаратдегидрогеназы на животных при воздействии психоэмоционального стресса, у здоровых добровольцев и больных с разной тяжестью заболеваний.

Работа поддержана программами:ФЦП России на 2007-2012 гг., N16.512.11.2117.

ПФИ Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине»

1. Kondrashova M.N., Zakharchenko M.V., Khunderyakova N.V. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology Directed Issue: MITOCHONDRIAL DYNAMICS AND FUNCTION IN BIOLOGY AND MEDICINE, 2009, (41), C.:2036-2050.

2. Захарченко М.В., Хундерякова Н.В., Кондрашова М.Н. Биофизика, 2011, т.56(5), C.:840-847.

38 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ МОДЕЛИРОВАНИЕ АГРЕГАЦИИ И АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ КОМПЛЕКСОВ ТРИФТОРАМИНОСПИРТОВ МЕТОДАМИ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ Trifluoroalcohols aggregation and complexes structure analysis in MD simulation Зленко Д.В.

Биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова.

119234, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 12.

Тел: +7 (495) 939-27-76, факс: +7 (495) 939-43-09, e-mail: info@mail.bio.msu.ru Недавно для ряда амфифильных соединений, замещенных трифторацетилированных аминоспиртов (ТФААС), производных N-трифторацетилэт-1-ол-2-амина, было показано образование гелей при концентрациях растворенного вещества существенно ниже пер коляционного порога [1,2]. Гелеобразование связанно с формированием в растворе про тяженных и устойчивых струн, состоящих из молекул ТФААС, причем образование таких структур характерно только для хиральных молекул ТФААС, в то время как ахиральные молекулы струн не образуют, давая аморфный осадок.

Расчеты МД были проведены для ТФААС четырех различных типов, обладающих раз ными свойствами: 1. хиральное 2-метильное производное;

2 - ахиральное 2,2-биметокси производное;

3 - хиральное 2-бутильное производное;

4 - двухиральное 2-изобутильное производное. Расчеты МД выполнены в среде GROMACS 4.5.3, в сочетании с силовым по лем OPLS, в периодических граничных условиях. Модельная система состояла из 125 мо лекул ТФААС, и 30 - 50 тыс. молекул растворителя (воды, циклогексана и гептана). Для каж дой модели были проведены расчеты МД длиной 100 нс. В качестве начального состоя ния использовалась конфигурация, в которой 125 молекул ТФААС располагались стро го периодически, на расстоянии 2 нм друг от друга, образуя правильный куб. Все расче ты молекулярной динамики были проведены с привлечением мощностей кластера “Ло моносов” НИВЦ МГУ.

Показано, что в течение 100 нс расчета модельные ТФААС агрегируют, но протяжен ных струн не образуется. Анализ радиальных функций распределения (РФР) показал, что агрегаты наиболее структурированы в циклогексане, для хиральных ТФААС и наименее структурированы в воде. Интегрирование РФР показало, что наиболее интенсивно агре гируют ахиральный и гидрофобные ТФААС. Анализ структуры комплексов показал, что в случае ахирального ТФААС комплексы в среднем изодиаметричны, в то время как для ахиральных производных они анизометричны (соотношение осей 1.7-1.8). Рассчитаны средние времена жизни комплексов, составившие от 1.5 до 80 нс. Наиболее долгоживу щими оказались комплексы ахирального ТФААС. Показано, что комплексы ТФААС обла дают дипольным моментом (ДМ), превышающим ДМ отдельной молекулы и составивший в среднем 6-11Д. Показано также, что существует достоверная корреляция между разме ром комплекса и его ДМ (0.8 - 0.85). Это позволяет предположить, что формирование стру ны идет за счет дипольных взаимодействий между струной и растворенным ТФААС.

1. Стовбун С.В., Крутиус О.Н. и др. /Химическая физика. 2011. 30 (9), 63-66.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» САМООРГАНИЗАЦИЯ (СТОХАСТИЧНОСТЬ ИЛИ ДЕТЕРМИНИРОВАННОСТЬ) И НАНОТЕХНОЛОГИИ Г. Р.Иваницкий Член-корреспондент РАН Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино В докладе рассматриваются два противоречивых положения. 1) «Нанотехнология»

это не более, чем термин, придуманный с целью получения дополнительных средств от налогоплательщиков на развитие науки.

2) Переход при конструировании изделий в нано размерный диапазон существенно меняет их качество и открывает области нового при менения. Доказывается, что использование нанотехнологий и наноизделий в технике и биологии отличается как по их реализации, так и по целям. В технике основная цель - сбе режение энергии и увеличение быстродействия. В биологии и медицине «ремонт» и ди агностика уже существующих систем организма. В технике пространственно-временные параметры наноизделий ограничены только физическими законами. В биологии и в меди цине плюс к этому ограничены морфологией живых организмов, физико-химическим со ставом структур организма и кинетикой происходящих в организме процессов. В биоло гии и медицине на первый план выходит главное условие – безопасность («не навреди»).

На примере созданных в Институте теоретической и экспериментальной биофизики РАН наноизделий (платформы, контейнеры, роботы и фильтры) показано – как решаются зада чи конструирования наноизделий для медико-биологического применения.

40 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ВОДА: ПАРАДОКСЫ И ИХ ОБЪЯСНЕНИЕ Г. Р.Иваницкий Член-корреспондент РАН Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино В докладе рассматриваются следующие проблемы. Почему свойства воды столь важ ны для биологии и медицины. Как ведет себя вода в физических условиях Земли. Вода, как нелинейная система, имеющая экстремумы своих характеристик, проявляющиеся при температурах, давлениях и магнитных полях, характерных для земных условий. Почему свойства, которыми обладает вода, определили возникновение жизни на водной основе на нашей планете. Почему понятие «обычная вода» для медико-биологических исследова ний является весьма условным. Существует ли «память» у воды. Почему вода является ис ключением из других жидкостей. Как возникают в воде пульсации и вихри. Почему до сих пор не создана общая теория поведения воды. Главный вывод, который будет обоснован в докладе: “вода проявляет свои необычные свойства на границе разделов при взаимодей ствии с другим веществом, в связи с этим ВСЕГДА существует система «вода – граница».

Вс разнообразие наблюдаемых свойств системы «вода- граница» часто пытаются при писать только самой воде, что неверно”.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» КОМПОЗИТНЫЕ НАНОБИОМАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИКОМПЛЕКСОВ НАНОФАЗНЫХ МЕТАЛЛОВ И МАГНИТНЫХ ОКСИДОВ С БИОГЕННЫМИ ЛИГАНДАМИ Сomposite nanobiomaterials based on the polycomplexes of nano-phase metals and magnetic oxides with biogenic ligands Иванов А.С., Кокшаров Ю.А., Паршинцев А.А., Потапенков К.В., Солдатов Е.С., Хомутов Г.Б.

Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119992, Москва, Ленинские горы 1-2.

Тел: +7(495)939-30-25;

e-mail: gbk@phys.msu.ru Наноструктуры и наноматериалы на основе неорганических наночастиц и биомо лекул представляют большой интерес для выяснения механизмов фундаментальных структурно-функциональных взаимосвязей на нано-уровне в биологических и модель ных системах. В биологических системах неорганические нанофазные структуры син тезируются в результате процессов биоминерализации, которые протекают при нор мальных условиях и в которых ключевую роль играет состав и структурная организация био-молекулярной матрицы, взаимодействующей с образующейся неорганической фа зой. Также, в настоящее время активно развиваются работы по использованию неоргани ческих наночастиц и наноструктур (металлических, магнитных, полупроводниковых) для целей биодиагностики и других биомедицинских применений [1]. В данном сообщении представлены результаты работ по исследованию механизмов процессов биоминерали зации, приводящих к формированию организованных поликомплексов нанофазных бла городных металлов и магнитных оксидов железа с биогенными полимерными лигандами.

Разработанный метод получения наноструктурированных биоорганико-неорганических полимерных комплексов включает синтез неорганической нано-фазы в водной фазе, со держащей растворы исходных металлсодержащих соединений-прекурсоров (HAuCl4, PdCl2, AgNO3, CuCl2, FeCl2, FeCl3) и биогенные молекулы-лиганды (нативная ДНК, гиалуроно вая кислота, спермин), формирующие комплексы с ионами металла и образующимися на ночастицами. При использовании водонерастворимых металлсодержащих прекурсоров (Au(P(C6H5)3)Cl, ацетат палладия) формировали двухфазную систему хлороформ-вода. Син тез неорганической нано-фазы инициировался окислительно-восстановительными ре акциями путем добавления в реакционную систему восстановителя (борогидрид натрия, аскорбиновая кислота) или окислителя (перекись водорода). Полученные структуры ис следовали методами просвечивающей электронной микроскопии, электронного магнит ного резонанса, оптической спектроскопии, сканирующей зондовой микроскопии. Уста новлено, что разработанный способ позволяет получать новые высокоорганизованные наноструктурированные биоорганико-неорганические полимерные комплексы в виде квази-волокон, фрактальных структур и компактных агрегатов, содержащие неорганиче ские наночастицы различных размеров. Также изучены эффекты структурообразования в гидрогеле гиалуроной кислоты, содержащем неорганические наночастицы, протекаю щие под действием мощного ультразвука. Были получены микросферы на основе нано композитного геля гиалуроновой кислоты.

42 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ С ПОМОЩЬЮ ОПТИЧЕСКИХ БИОСЕНСОРОВ НА ЭФФЕКТЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАЗМОННОГО РЕЗОНАНСА Investigation of intermolecular interactions using the optical biosensors on the effect of surface plasmon resonance Иванов А.С.1, Авилова Е.А. 1 – ФГБУ «ИБМХ» РАМН, 119121, Москва, Погодинская ул., д. – GE Healthcare Life Sciences, 123317, Москва, Пресненская наб., д. 10С Тел.: +7(499)246-71-15;

e-mail: alexei.ivanov@ibmc.msk.ru Оптический биосенсор на эффекте поверхностного плазмонного резонанса (SPR) по зволяет регистрировать межмолекулярные взаимодействия в реальном времени без ис пользования каких-либо меток или сопряженных процессов. Из полученных сенсограмм легко вычисляются константы скоростей образования и распада комплекса, аффинность и равновесная константа диссоциации, а также термодинамические параметры (измене ние свободной энергии Гиббса, энтропии и энтальпии).

В настоящее время SPR биосенсоры с успехом используются во многих исследовани ях, например: (1) взаимодействие в любых сочетаниях молекул белков, нуклеиновых кис лот, углеводов, липидов и низкомолекулярных соединений;

(2) взаимодействие крупных надмолекулярных объектов (вирусы, внутриклеточные частицы, клетки, бактерии, липо сомы, мицеллы, наночастицы);

(3) молекулярная «рыбалка» - аффинное выделение целе вых молекул и их комплексов из лизата биологического материала для последующей их идентификации с помощью LC-MS/MS анализа.

На настоящее время среди десятка серийных SPR биосенсоров, выпускаемых различны ми фирмами, несомненным лидером являются SPR биосенсоры типа Biacore (GE Healthcare).

Это обусловлено тем, что они имеют рекордные параметры по чувствительности;

уровню шума и стабильности базового сигнала;

минимальному молекулярному весу регистрируе мого аналита;

наличию уникальной микро-жидкостной системы с изменяемой топологией и проточными нано-кюветами.

В докладе приводятся примеры применения SPR биосенсоров типа Biacore в ряде постгеномных исследований, выполняемых в «ИБМХ» РАМН: (1) белок-белковые и белок липидные взаимодействия;

(2) взаимодействие низкомолекулярных соединений с целе выми белками;

(3) олигомеризация белков;

(4) поиск ингибиторов белок-белковых вза имодействий;

(5) взаимодействие ДНК аптамеров с белками;

(6) белковая интерактоми ка;

(7) разработка высокочувствительных биосенсорных тест-систем для анализа целевых белков-биомаркеров.

Работа поддержана РФФИ (грант 11-04-01107-а) и Министерством образования и нау ки РФ (ГК №16.552.11.7001).

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ДАТЧИК ДЛЯ АНАЛИЗА МОЧЕВИНЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТНЫХ МИКРОКАПСУЛ Sensor for urea detection based on polyelectrolyte microcapsules Казакова Л.И.1, Сухоруков Г.Б.1, 2, Шабарчина Л.И. – Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142290 Пущино, Московская область, ул. Институтская, – School of Engineering & Materials Science, Queen Mary University of London, Mile End Road, E1 4NS, London, UK.

Тел.: +7(4967)73-92-05;

e-mail: likazakova@rambler.ru Конструирование нано- и микроразмерных датчиков для количественного анализа состава среды является актуальной проблемой современной биофизики. Одним из рас пространенных примеров таких конструкций являются полимерные частицы, заполнен ные флуоресцентными красителями, изменяющими спектральные свойства в соответ ствии с концентрацией аналита. При анализе метаболитов дополнительно необходимо использовать ферментативные реакции. Детектирование ферментативной реакции при этом можно производить с помощью флуоресцентных красителей, чувствительных к про дуктам катализа.

Для иммобилизации чувствительных компонентов датчиков целесообразно исполь зование капсул. Преимуществом полиэлектролитных микрокапсул, отличающим их от аналогичных объектов, выполненных на полимерной основе, является наличие полупро ницаемой полиэлектролитной оболочки. Полиэлектролитные капсулы получают методом поочередной адсорбции противоположно заряженных полиэлектролитов на коллоид ные частицы нано- и микроразмеров с последующим разрушением этих частиц. Совмест ное включение в полость капсул ферментов и флуоресцентно-меченных полимеров, чув ствительных к продуктам ферментативного разложения, открывает возможность созда ния новых оптических сенсорных систем определения большинства метаболитов. Целью данной работы была разработка датчика, обладающего каталитической активностью в от ношении мочевины и позволяющего регистрировать ход ферментативной реакции с по мощью рН чувствительного флуоресцентного красителя SNARF-1.

Методом копреципитации уреаза и SNARF-1-dextran были включены в состав CaCO микросферолитов и покрыты чередующимися слоями полиэлектролитов полистирол сульфоната и полиаллиламина. После удаления CaCO3-компонеты с помощью ЭДТА были получены полиэлектролитные микрокапсулы (3,5-4 мкм) содержащие фермент и краси тель. Известно, что при ферментативном разложении мочевины происходит защелачива ние среды. Максимум в спектре флуоресценции SNARF-1 смещается в длинноволновую об ласть при переходе из области кислых значений рН к щелочным. Таким образом, SNARF- способен переводить информацию о течении ферментативной реакции во флуоресцент но регистрируемый сигнал. Получена линейная зависимость интенсивности флуоресцен ции красителя от концентрации мочевины в интервале от 1 М до 0,1 М. Методом конфо кальной микроскопии показана возможность использования для анализа одной сенсор ной капсулы, что делает такие системы привлекательными для научно-исследовательских работ, в частности с культурами клеток.

44 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ НОВЫЙ МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВТОРИЧНОЙ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ НА ОСНОВЕ БАЗЫ ДАННЫХ БЕЛКОВЫХ ПЕНТАФРАГМЕНТОВ A new method of proteins secondary structure prediction using a database of its pentafragments Карасев В.А., Лучинин В.В.

Центр микротехнологий и диагностики Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета им. В.И. Ульянова (Ленина) «ЛЭТИ», 197376, Санкт-Петербург, ул. проф. Попова, д. Тел./факс: +7(812)234-16-82;

e-mail: cmid_leti@mail.ru Согласно разрабатываемой нами теории топологического кодирования белков [1,2], элементарной структурной единицей основной цепи белка является фрагмент, со стоящий из пяти аминокислот – пентафрагмент (ПФ). Конформации, образуемые ПФ в основной цепи, могут быть заданы с помощью водородных связей (Н-связей) и описа ны в двоичной системе [2]. Наличие Н-связи обозначают цифрой 1, а ее отсутствие – 0.

Связи -углеродных атомов ПФ задаются парами булевых переменных: 00 – нет H-связей ближнего порядка (до i-4-го атома), 01 - группа NiH не образует, а группа Oi=C образует H-связь, 10 - группа NiH образует, а группа Oi=C не образует H-связь, 11 - обе группы обра зуют H-связи. Описание конформации ПФ обеспечивает пять пар булевых значений. Так, -структурные ПФ описываются числом 0000000000, -спиральные - числом 1111111111.

Аналогично можно описывать переходные конформации (от -структуры к -спирали и наоборот).

Исходя из предложенного способа описания ПФ, путем обработки более 2500 белко вых структур Protein Data Bank с помощью компьютерных программ осуществлено полу чение наборов перекрывающихся ПФ, со сдвигом в одну аминокислоту. Они систематизи рованы и перенесены в папки с 10-значными числами, описывающими их конформацию.

Полученные ПФ (порядка 500000), образовали 16 папок, внутри которых содержится подпапки. Структура подпапок описывается с помощью булевых гиперкубов В6. Полная структура всех ПФ представляет собой гиперкуб B4, в вершинах которого расположены гиперкубов B6 [3]. В целом полученные ПФ составили базу данных [4].

С использованием базы данных ПФ разработан способ прогнозирования вторичной структуры белка [5], предсказывающий на первичной структуре обработанных для созда ния базы белках положение всех типов вторичных структур (-спиралей, -структур, изги бов) с точностью 98-99%. В настоящее время на основе анализа полученной базы разраба тывается теоретическая база данных ПФ, которая сможет обеспечить близкую к 100% точ ность предсказания для любых белков.

1. Карасев В.А., Лучинин В.В. Введение в конструирование бионических наносистем. М.: Физматлит, 2009. 463 с.

2. http://genetic-code.narod.ru/ 3. Карасев В.А. / Биотехносфера, 2011. №1-2. С.66-74.

4. Карасев В.А., Беляев А.И., Лучинин В.В. Зарегистрирована в РОСАПО №2010620364.

5. Карасев В.А., Лучинин В.В. Патент РФ №2425837.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ФОРМИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОСТРУКТУР НА ОСНОВЕ ДНК Formation and Investigation of DNA-based nanostructures Касьяненко Н.А., Волков И.Л., Пучкова А.О., Соколов П.А., Дрибинский Б.А., Лысякова Л.А., Варшавский М.А. Кононов А.И Санкт-Петербургский государственный университет, 198504, Санкт-Петербург, Петергоф, ул. Ульяновская, 1;

Тел.: +7(812)428-43-88;

факс: +7(812)428-72-40;

e-mail: nkasyanenko@mail.ru Рассматриваются примеры формирования наноструктур на основе ДНК в растворе и на подложке, основанные на взаимодействии макромолекулы с различными соединени ями. Проводится анализ конформационных изменений молекулы ДНК при ее взаимодей ствии в растворе с конденсирующими агентами, вызывающими компактизацию набух ших молекулярных клубков до наночастиц. Сравнение действия различных конденсиру ющих агентов (поликатионов разной длины, полиаминов, трехвалентных ионов) позволи ло разделить их на группы по способности индуцировать реорганизацию молекулярно го клубка ДНК перед конденсацией. На основании экспериментальных данных построены фазовые диаграммы для систем ДНК-поликатион, ДНК-олигопептид, ДНК-трехзарядный ион. Комплексы ДНК с используемыми соединениями - ионами металлов, поли-L-лизином различной длины, спермином, спермидином (препараты фирмы Sigma), синтетически ми поликатионами различного состава (синтезированы к.х.н. Назаровой О.В., ИВС РАН), координационными соединениями металлов (синтезированы к.х.н. Яковлевым К.И., СПб Химико-фармацевтическая академия) и наноструктуры на их основе изучали метода ми атомной силовой (NanoScope 4a, Veeco), сканирующей (Zeiss Supra 40VP) и просвечи вающей электронной (Zeiss Libra 200FE) микроскопии, динамического светорассеяния (PhotoCor), кругового дихроизма (Mark IV, Jobin Ivon) спектрофотометрии, флуоресцен ции (Hitachi), электрофореза, вискозиметрии, динамического двойного лучепреломле ния. В работе использовали высокомолекулярную ДНК тимуса телёнка (Sigma) и плазмид ную ДНК pFL44. Рассмотрена возможность перезарядки комплексов при вариации кон центраций компонентов взаимодействия и обратимости компактизации. Размер и фор ма образующихся частиц проанализирована с помощью микроскопии и динамического светорассеяния.

Рассматривается результат фиксации ДНК на поверхности кремния n- и p-типов про водимости, анализируются свойства формируемых структур. Проводится сравнение ме таллизации ДНК в растворе и на поверхности. Восстановление серебра осуществляется по разным методикам. Сопоставляются результаты взаимодействия ДНК с ионами метал лов, наночастицами этих металлов и металлическими кластерами. Измерения проводи ли при вариации ионной силы раствора и его состава. Получены структуры, представ ляющие собой равномерно покрытые серебряными частицами (размером порядка 30нм) протяженные ориентированные жгуты длиной до 15 мкм.

Исследованы оптические и гидродинамические свойства растворов ДНК с металли ческими наночастицами.

46 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ КОМПЬЮТЕРНАЯ ВИДЕОМИКРОСКОПИЯ ДЛЯ КЛЕТОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ Komputer videomicroscopy for cell technologies Квитко О.В., Конева И.И., Шейко Я.И., Сапун А.С., Балашенко Н.А., Дромашко С.Е.

Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Республика Беларусь, 220072, Минск, ул. Академическая, 27;

Тел.: +375(17)284-21-90;

факс: +375(17)284-19-17;

e-mail: O.Kvitko@igc.bas-net.by Компьютерная видеомикроскопия – это метод многократного фиксирования изображе ний микрообъектов, которые получают с помощью микроскопа в сочетании с фото- или ви деокамерой, которые в свою очередь соединяются с компьютером. Компьютерная видеоми кроскопия живых клеток позволяет автоматизировать получение и анализ данных о динами ке ряда процессов в клеточных популяциях. Данный подход обеспечивает регистрацию со бытий, происходящих на уровне отдельных клеток и их клонов в живых клеточных культурах, что позволяет фиксировать редкие генетические мутации и массовые эпигенетические из менения. Компьютерная видеомикроскопия может использоваться для исследования про цессов дифференцировки, пролиферации и клеточной гибели в культурах нормальных диф ференцированных и стволовых, а также раковых клеток.

Компьютерные видеокомплексы для исследований живых клеток выполняются фир мами нескольких стран (например, японской компанией Nikon Corporation) по специаль ным заказам. Цена составляет ориентировочно 160 тысяч долларов. Самостоятельная сборка автоматизированного комплекса потребителем из комплектующих и подбор под ходящих компьютерных программ с целью уменьшения затрат далеко не всегда приводит к удовлетворительным результатам из-за многообразия имеющихся на рынке компонен тов и необходимости их квалифицированного подбора.

Компьютерные видеокомплексы, собранные квалифицированными исследовате лями, не уступают по ряду возможностей промышленным образцам и имеют низкую се бестоимость. Примером такого оборудования является компьютерный видеокомплекс «LomoCell», использующийся для исследования живых соматических клеток в Институте генетики и цитологии НАН Беларуси.

В настоящее время проходят испытания отечественного автоматизированного видео комплекса для мониторинга живых клеток «Цитомир». Это – совместная разработка ГНПО «Планар», Института генетиики и цитологии НАН Беларуси и Института тепло- и массооб мена НАН Беларуси. «Цитомир» обеспечивает многократное компьютерное фотографи рование многих (до нескольких сотен) различных участков ростовой поверхности клеточ ных культур при продолжительном (часы – месяцы) культивировании клеток in vitro.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» РАЗРАБОТКА СПЕЦИАЛЬНОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСОМ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСВ Software development for radio-unit complex remote control Кедров А.И., Синельникова И.А., Егорова К.В., Голубев А.В.

ФГУП Российский Федеральный Ядерный Центр – Всероссийский научно исследовательский институт экспериментальной физики, 607188, г.Саров, Нижегородская обл., пр.Мира Тел. +7(83130) 2 25 99, факс +7(83130) 2 53 00, e-mail: memf@bfrc.vniief.ru В работе представлена модель системы для дистанционного управления комплексом радиотехнических устройств (КРУ), обеспечивающая формирование магнитного излуче ния с заданными характеристиками в центре рабочей зоны. Система объединяет в себе ранее разработанные блоки программного обеспечения: блок для формирования моду ляционного сигнала, система управления работой электронного оборудования в составе комплекса и система контроля параметров электромагнитного излучения рабочей зоны.

КРУ состоит из генератора, двух усилителей, а также двух видов антенн: конической спиральной антенны и логопериодической вибраторной антенны. Программное обе спечение предназначено для безопасного и автоматического процесса дистанционного управления приборами КРУ, дистанционной установки основных параметров генерато ра и усилителя, расчета предполагаемой плотности потока мощности (ППМ) исходя из за данных параметров излучающей аппаратуры и технических характеристик антенн, а так же обратный пересчет заданной ППМ в необходимые для данного ППМ значения выход ной мощности усилителя;

дистанционного включение КРУ заданной мощности на выбран ный интервал времени в штатном режиме и по команде оператора;

сохранения в тексто вом файле установленных параметров излучения, технических характеристик антенн, предполагаемой ППМ с комментариями оператора после каждого включения КРУ.

48 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ПРЕОДОЛЕВАЯ ДИФРАКЦИОННЫЙ БАРЬЕР:

МЕТОДЫ МИКРОСКОПИИ СВЕРХВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ STORM И SIM Breaking diffraction limit: methods of super-resolution microscopy STORM and SIM Ключ Б.П.

OOO "Никон Россия", отдел микроскопии, 115280, Москва, ул. Ленинская слобода д. Тел: +7 (915) 281-1041;

email: boris.klyuch@nikon.ru Широкое использование лазерно-сканирующий конфокальной микроскопии позво лило достигнуть более детального понимания в строении и функционировании биологи ческих клеток или отдельных клеточных органелл. Вопреки этим достижениям, из-за диф ракционного барьера разрешение конфокальных микроскопов составляет около 200 нм в плоскости XY и 500 нм по направлению оси Z. Для увелечения пространственного раз решения световых микроскопов был разработан целый ряд оригинальных подходов, ко торые в современной литературе получили термин «микроскопия со сверхвысоким раз решением». Среди этих подходов наибольшее распространение получили методы, осно ванные на сверхточной локализации одиночных флуоресцирующих молекул и простран ственной модуляции флуоресценции. Одним их примеров первого подхода является STORM (микроскопия с последующей стохастической оптической реконструкции изобра жений). С помощью программной обработки полученных результатов разрешающая спо собность STORM достигает 20 нм в плоскости XY и 50 нм по оси Z. Примером второго под хода служит SIM (микроскопия с использованием структурированного освещения), кото рый обеспечивает разрешение до 100 и 250 нм соответственно. Однако, неоспоримым преимуществом SIM по сравнению со STORM является высокая скорость получения изо бражений (0.6 сек и 6 минут соответственно). Несмотря на более низкую разрешающую способность по сравнению с электронной микроскопией, возможность работать с живы ми клетками и применение специфических флуоресцентных меток делает SIM и STORM многообещающими инструментами для изучения строения и динамики биологических систем на субклеточном и молекулярном уровне.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ЯДЕРНЫЙ СПИНОВЫЙ КАТАЛИЗ В НАНОРЕАКТОРАХ ЖИВОЙ КЛЕТКИ Nuclear spin catalysis in nanoreactors of living cells Кольтовер В.К.

Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Московская область, Россия, Тел.: +7(496)522-25-81;

факс: +7(496)522-35-07;

e-mail: koltover@icp.ac.ru Многие химические элементы имеют магнитные и немагнитные изотопы. Напри мер, из трех стабильных изотопов магния, 24Mg, 25Mg и 26Mg, природное соотношение ко торых приблизительно 79, 10 и 11%, 25Mg имеет ядерный спин (I=5/2) и, соответственно, создает магнитное поле, тогда как 25Mg и 26Mg не имеют ядерного спина (I=0) и не созда ют магнитного поля. Возникает вопрос, способна ли живая клетка «чувствовать» магнит ное поля атомного ядра? Изучив влияние различных изотопов магния на бактерии E. coli, мы обнаружили, что клетки, выращенные на магнитном изотопе, 25Mg, существенно бы стрее адаптируются к новой среде, в частности, формируют вдвое больше колоний на ага ре, чем клетки, выращенные на немагнитных изотопах магния [1]. В экспериментах с дру гой общепринятой клеточной моделью, дрожжами S. cerevisiae, мы обнаружили, что маг нитный 25Mg, по сравнению с немагнитным 24Mg, существенно эффективнее способству ет восстановлению клеток после облучения коротковолновым УФ светом. Скорость вос становления клеток, обогащенных 25Mg, оказалась вдвое выше по сравнению с клетками, обогащенными немагнитным изотопом [2]. Известно, что для репарационных процессов необходим ATP, а для синтеза ATP – ион Mg2+ в качестве кофактора. В работах А.Л. Буча ченко и его сотрудников было обнаружено, что окислительное фосфорилирование в изо лированных митохондриях (in vitro) идет с 25Mg вдвое эффективнее, чем с 24Mg или 26Mg, и высказано предположение, что ключевую роль в синтезе ATP играет виртуальная ион радикальная пара Mg+-фосфатный радикал аденозина [3]. Ядерный спин изотопа 25Mg ка тализирует переход комплекса АДФ-Mg2+ из синглетного состояния в относительно дол гоживущее триплетное, и, соответственно, повышается выход реакции синтеза АТФ. Име ются также основания полагать, что изотоп 25Mg оказывает превентивный антиоксидант ный эффект – препятствует образованию свободных радикалов в клетках [4]. Таким обра зом, обнаружены магнитно-изотопные эффекты в живых клетках, что открывает, в принци пе, возможности создания новых анти-стрессовых препаратов, в том числе радиопротек торов, на основе стабильных магнитных изотопов.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, проекты 10-03-01203a и 12-04-90424-Укр_а.

1. Кольтовер В.К., Шевченко У.Г. и др. / ДАН, 2012. Т. 442. С.272-274.

2. Гродзинский Д.М., Евстюхина Т.А. и др. / Доклады АН Украины, 2011. № 12. С.153-157.

3. Бучаченко А.Л. Новая изотопия в химии и биохимии. Москва: Наука, 2007.

4. Koltover V.K. In: Biomedicine (Ed. Lin C.). Zagreb: InTech, 2012, pp.105-122.

50 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ПОИСК ОДИНОЧНЫХ И ПАРНЫХ ТОЧЕК СДВИГА ФАЗЫ ТРИПЛЕТНОЙ ПЕРИОДИЧНОСТИ В ГЕНАХ ИЗ 17 БАКТЕРИАЛЬНЫХ ГЕНОМОВ Search of single and pair shifts of triplet periodicity phase in genes from 17 bacterial genomes.

Коротков Е.В.1, Короткова М.А. 1 Центр «Биоинженерия» РАН, 117312 Москва, просп. 60-летия Октября, д. 7, корп. НИЯУ (МИФИ), 115522, Москва, Каширское шоссе, Тел.: +7 (499) 135-2161, Факс: +7 (499) 135-0571, email: genekorotkov@gmail.com Небольшие вставки фрагментов ДНК могут сравнительно часто осуществляться в ге нах. Если длины таких вставок не кратны трем основаниям ДНК, то такие события приво дят также к сдвигу рамки считывания после окончания района вставки (1-2). Эти встав ки могут значительным образом изменить аминокислотную последовательность белка и важно понять их вклад в осуществлении сдвигов рамки считывания в генах. Для иденти фикации сдвигов рамки считывания в данной работе используются понятия триплетной периодичности генов и сдвига фазы триплетной периодичности. Если на фоне триплет ной периодичности в гене произойдет сдвиг рамки считывания, то это можно будет заме тить, так как произойдет сдвиг фазы между триплетной периодичностью и рамкой считы вания. Присутствие такого сдвига между триплетной периодичностью нуклеотидной по следовательности и рамкой считывания может служить указанием на присуствие сдвига рамки считывания в анализируемом гене (3-5). Для идентификации сдвигов фазы триплет ной периодичности был разработан специальный математический алгоритм и разработа на математическая мера подобия матриц триплетной периодичности. Мы проверили раз работанным алгоритмом присутствие одиночных и парных точек сдвига фазы триплетной периодичности. Наши результаты показывают, что примерно 4% и 1% бактериальных ге нов из 17 изученных геномов имеют одиночный и парный сдвиг фазы триплетной перио дичности, который может быть обусловлен вставкой в ген фрагмента ДНК, что необычно много для такого класса мутаций.

1. F.E.Frenkel., E.V. Korotkovю Gene, 2008, 421, 52-60.

2. F.E.Frenkel., E.V. Korotkov. DNA Res., 2009, 16, 105-114.

3. E.V. Korotkov E.V., M.A.Korotkova. Journal of Integrative Bioinformatics, 2010, 7, 131-141.

4. M.A. Korotkova, N.A. Kudryashov, E.V.Korotkov. Genomics Proteomics&Bioinformatics, 9, 158-170.

5. Y.M. Suvorova, V.M.Rudenko, E.V.Korotkov. Detection change points of triplet periodicity of gene, Gene, 491, 58-64.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» СТРУКТУРНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ОРГАНИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦ АМИНОКИСЛОТ С ПОЛИЭФИРАМИ Structural organization of amino acid – organic polyether nanoparticles Косевич М.В., Зобнина В.Г., Чаговец В.В, Боряк О.А.

Физико-технический институт низких температур им. Б.И. Веркина Национальной академии наук Украины, пр. Ленина 47, Харьков, 61103, Украина Тел.: +38 (057) 341-09-38;

факс: +38 (057) 340-33-70;

e-mail: mvkosevich@ilt.kharkov.ua Активно развиваемый в последнее время нанотехнологический подход к созданию органических наночастиц, в которых белковые молекулы окружены органическими по лимерами, в частности, полиэтиленгликолем (ПЭГ), призван повысить эффективность це ленаправленной доставки лекарственных препаратов белковой природы в клетки живо го организма. При этом молекулярно-биофизическая задача установления механизмов невалентных взаимодействий полимеров с белками еще ждет своего решения. В рамках данной проблемы нами проводится систематическое исследование самоорганизации на ночастиц, состоящих из олигомеров полиэфиров и аминокислот, с использованием экспе риментального метода масс-спектрометрии и компьютерного моделирования средства ми молекулярной динамики [1, 2]. В настоящем сообщении обобщаются данные о струк турной организации комплексов олигомеров ПЭГ-400 с аминокислотами, различающими ся по полярности и зарядовому состоянию. В масс-спектрах, полученных методом элек троспрей, были зарегистрированы комплексы аминокислот (АА) с олигомерами (ПЭГn), причем для таких ионных аминокислот как гистидин, аргинин, лизин преобладали поло жительно заряженные кластеры ПЭГn•AA•H+, для аспарагиновой и глутаминовой кислот – отрицательно заряженные [ПЭГn•(AA-H)]-, а для неполярных аланина, валина, пролина кла стерные серии сходной интенсивности присутствовали в режимах как положительных, так и отрицательных ионов. Моделирование структуры комплексов олигомеров с ами нокислотами в цвиттерионной, протонированной и депротонированной формах показа ло, что комплексы стабилизируются благодаря закручиванию полиэфирных цепочек во круг заряженных атомных групп аминокислот. Причем, характерной чертой структурной организации полимерных цепочек является разворот эфирных атомов кислорода к кати онным группам аминокислоты с формированием квазициклических структур, подобных краунэфирам, и «инвертированный» разворот атомов водорода (СН2)2 групп к анионным группам аминокислот. Структурирование олигомеров ПЭГ вокруг аминоксилот наблюда лось как для изолированных комплексов в газовой фазе, так и в модельном водном окру жении. Сделан вывод о том, что подобные структурные мотивы могут реализовываться в пегилированных белках при взаимодействии ПЭГ с заряженными боковыми радикалами аминокислот на поверхности белка.

1. Zobnina V.G., Kosevich M.V. et al / Rapid Commun. Mass Spectrom., 2012. Vol.26. P.532-540.

2. Зобнина В.Г., Боряк О.А. и др. / Биофизический Вестник, 2009. Вып.22. С.103-115.

52 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ОТ АНСАМБЛЯ К СОЛО: МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ИММОБИЛИЗОВАННЫХ И ДИФФУНДИРУЮЩИХ ОДИНОЧНЫХ НУКЛЕОСОМ From ensemble to solo: methods of study of immobilized and diffusing single nucleosomes К.С. Кудряшова1,2, А.В. Ефременко1,2, Н.А.Пестов 3, О.В.Чертков 1, В.М.Студитский1,3, А.В.Феофанов1, – Биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, 119234, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12;

– Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, 16/10;

– Медицинская школа Р.В. Джонсона, Университет Ратгерса, США Тел.: +7(495)336-64-55;

e-mail: avfeofanov@yandex.ru Возможности изучения процессов, происходящих в функционирующих супрамоле кулярных комплексах, могут быть существенно расширены при переходе от анализа ан самбля к исследованию одиночных комплексов. Для проведения исследований на уровне одиночных молекул и их комплексов необходимы высокочувствительные системы детек ции, а также специальные методики регистрации и анализа слабых сигналов. Мы докла дываем об успешной разработке методик анализа иммобилизованных и свободно диф фундирующих одиночных нуклеосом, которые реализованы с применением лазерного сканирующего конфокального микроскопа, оснащенного лавинными фотодиодами, и эф фекта FRET (Фёрстеровского резонансного переноса энергии).

Нами разработан и оптимизирован протокол химической модификации поверхности стекла, обеспечивающий контролируемую иммобилизацию флуоресцентно-меченных ну клеосом на расстояниях ~ 500 нм друг от друга. Разработаны методики конструирования и сборки нуклеосом с метками Cy3 (донор) и Cy5 (акцептор), расположенными в соседних витках ДНК на расстоянии меньше радиуса Фёрстера. Показана возможность регистрации сигнала одиночных меток Cy3 и Cy5 в составе отдельных нуклеосом с высоким отношени ем сигнал/шум и анализа величины FRET между этими метками. За счет снижения содер жания кислорода в растворе обеспечено 20-кратное увеличение фотостабильности флуо рофоров и возможность длительных кинетических измерений с разрешением во време ни. Регистрируя изменения величины FRET во времени, можно изучать структурные изме нения, происходящие в нуклеосоме под действием различных факторов и, в том числе, в процессе транскрипции РНК-полимеразой, Вторая методика основана на регистрация в конфокальном режиме величины FRET от одиночных нуклеосом, свободно диффундирующих через фокус лазерного луча. Ме тодика применима для изучения структуры нуклеосом в стационарных состояниях и ис следования медленных (десятки секунд) структурных изменений. Кроме того, эта мето дика позволяет оценивать состояние препаратов нуклеосом после их сборки и в процес се хранения, а также контролировать влияние условий иммобилизации на структуру ну клеосомных комплексов.

Измерения одиночных нуклеосом выполняются на ограниченной выборке и анали зируются с применением методов математической статистики.

Работа выполнена при поддержке гранта №11.G34.31.0009 Минобрнауки.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» НОВАЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПОИСКА БЛОКАТОРОВ КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ KV1.1 И KV1. New fluorescent system for screening of Kv1.1 and Kv1.3 potassium channel blockers Кудряшова К.С.1,2, Некрасова О.В.1, Кузьменков А.И.1, Василевский А.А.1, Ю.В. Королькова1, Феофанов А.В.1,2, Е.В. Гришин1, Кирпичников М.П.1, 1 – Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А.

Овчинникова РАН, 117997, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, 16/10;

– Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, 119234, Москва, Ленинские горы, 1, стр. Тел.: +7(495)336-64-55;

e-mail: rekamoskva@mail.ru В настоящей работе предложена новая система для поиска и изучения блокаторов калиевых каналов человека Kv1.1 и Kv1.3. Система основана на использовании рекомби нантных белков KcsA-Kv1.1 и KcsA-Kv1.3, полученных путем переноса лиганд-связывающих сайтов каналов Kv1.1 и Kv1.3 в соответствующий участок бактериального калиевого кана ла KcsA [1], после чего возможна флуоресцентная детекция лиганд-белковых взаимодей ствий. Разработанная нами система бактериальной экспрессии KcsA-Kv1.1 и KcsA-Kv1.3 ха рактеризуется высоким уровнем биосинтеза, обеспечивает структурированное встраива ние химерных белков в мембрану и ориентацию лиганд-связывающих сайтов в периплаз матическое пространство. Связывание флуоресцентного лиганда с гибридными каналами осуществляется на поверхности сферопластов (бактерий, лишенных клеточной стенки) [2, 3].

Использование сферопластов позволяет применить лазерную сканирующую конфокаль ную микроскопию для регистрации лиганд-белковых взаимодействий.

Показано, что флуоресцентно-меченый агитоксин-2 специфически связывается с KcsA-Kv1.1 и KcsA-Kv1.3 на поверхности сферопластов в наномолярных концентрациях и вытесняется из этих комплексов некоторыми другими блокаторами Kv1.1 и Kv1.3. Разра ботана процедура определения констант диссоциации (Кd) комплексов каналов с лиган дами методом конкурентного ингибирования связывания. Значения Кd, полученные для ряда блокаторов Kv1.3, согласуются с данными других методов. Показано, что новая си стема обеспечивает возможность поиска высокоаффинных лигандов в составе многоком понентных смесей, таких как природные яды.

Низкозатратная, простая, удобная и безопасная флуоресцентная система на основе экспрессии KcsA-Kv1.1 и KcsA-Kv1.3 в мембране клеток E. coli является альтернативой ме тодам радиолигандного и электрофизиологического анализа. В настоящее время с ис пользованием разработанной системы ведется широкий поиск новых блокаторов кана ла Kv1.3, которые могут служить основой для разработки препаратов для лечения аутоим мунных и онкологических заболеваний.


Работа выполнена при поддержке Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 24 «Фундаментальные основы технологий наноструктур и нанома териалов».

1. Legros C. et al. / J. Biol. Chem., 2000. V. 275. P. 16918-16924.

2. Nekrasova O.V. et al. / J. Neuroimmune Pharmacol., 2009. V 4. P. 83-91.

3. Некрасова О.В. и др. / Acta Naturae, 2009. №1. С. 91-95.

54 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ПОИСК НОВЫХ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ РНК-ТЕРМОМЕТРОВ В ГЕНОМЕ САЛЬМОНЕЛЛ И МИКОБАКТЕРИЙ ТУБЕРКУЛЕЗА Search of the new potential RNA thermometers in genome of Salmonella enterica and Mycobacterium tuberculosis Лиманская O. Ю.1, 2, Муртазаева Л. А.3, Лиманский А. П. 1 – ГУ ”Институт микробиологии и иммунологии им. И.И. Мечникова НАМН Украины”, 61057, Харьков, ул. Пушкинская, 14-16;

– ННЦ ”Институт экспериментальной и клинической ветеринарной медицины” НААН Украины, 61023, Харьков, ул. Пушкинская, 83:

– Медицинский центр ”Авиценна”, 95017, Симферополь, пр. Победы, 33А Тел.: +38(057)707-20-31;

факс: +38(057)731-29-16;

e-mail: olga.limanskaya@mail.ru В настоящее время известен ряд структурно и функционально отличающихся температурно-чувствительных элементов – РНК-термометров, – которые контролируют разнообразие биологических процессов бактерий, включая вирулентность.

Молекулярные термометры осуществляют контроль трансляции посредством изоляции участка, связывающего рибосому, и большинство из них локализовано в 5 -UTR бактериаль ных генов теплового шока или генов вирулентности. При низкой температуре последова тельность Шайн-Дальгарно (ШД-последовательность) находится внутри шпилечной струк туры. Повышение температуры дестабилизирует шпильку таким образом, что сайт связыва ния рибосомы (ШД-последовательность) становится доступным, что разрешает инициацию трансляции.

На основе компьютерного и термодинамического анализа полностью секвенирован ных геномов 25 изолятов Salmonella enterica установлены алгоритм и критерии поиска по тенциальных РНК-термометров, что позволит в дальнейшем провести поиск потенциаль ных РНК-термометров в геноме других социально значимых патогенов. Для S. enterica, в дополнение к известному 4U РНК-термометру, определены 4 шпилечные структуры, которые могут быть новыми РНК-термометрами. Они соответствуют необходимым и до статочным условиям образования РНК-термометров и являются высококонсервативны ми неканоническими структурами, поскольку присутствуют в геноме всех исследованных 25 изолятов S. enterica.

Возможность функционирования найденных шпилек в качестве термосенсоров в ге номе S. еnterica подтверждается тем фактом, что в работе [1] экспериментально установле но функционирование в качестве термосенсора шпильки, полностью аналогичной одно му из потенциальных РНК-термометров.

Нами проведены предварительные эксперименты по проверке ряда РНК-термометров в геноме S. enterica. Синтезированные нуклеотидные последовательности потенциальных РНК-термометров были клонированы в клетки E. coli выше 5-конца гена gfp. При измене нии температуры с 22 оС до 37 оС регистрировали слабую индукцию экспрессии гена gfp, однако не настолько сильную, как наблюдали для синтетических РНК-термометров для температурно-контролируемой экспрессии генов в бактериях [1]. Дальнейшие экспери менты при других температурных условиях, а также количественная оценка с помощью вестерн-блоттинга позволят прояснить картину относительно существования новых РНК термометров в геноме патогенов.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ИССЛЕДОВАНИЕ ОЛИГОМЕРНОГО СОСТАВА ПОЛИГЕКСАМЕТИЛЕНГУАНИДИНА Study of oligomeres composition of the polyhexamethyleneguanidine Лисица А.В.1, Ребриев А.В. – Институт эпизоотологии НААН Украины, 33028, г. Ровно, ул. Князя Владимира, 16/ Тел.: 380-362-266568, e-mail: alysytsya@mail.ru – Институт биохимии им. А.В. Палладина НАН Украины, 01601, г. Киев, ул. Леонтовича, Тел.: 380-44-234-5974, e-mail: rebriev@ukr.net Полимерное производное гуанидина полигексаметиленгуанидин (ПГМГ), который ча сто входит в состав современных дезинфектантов, является мембраноактивным соеди нением [1]. Поликатион ПГМГ в первую очередь взаимодействует с кислыми фосфолипи дами цитоплазматической мембраны клетки [2]. Возможна адсорбция и на относитель но нейтральную мембрану из фосфотидилхолина-холестерина (2:1). Препарат необрати мо адсорбируется на нативной мембране, вызывает локальные пертурбации ее липидных участков, может происходить сегрегация кислых и нейтральных фосфолипидов, образо вание гексагональных структур. При низких концентрациях дезинфектанта это приводит к изменению барьерных и транспортных функций мембраны, при более высоких – к ее полной деструкции, что и вызывает гибель клетки.

Молекула ПГМГ имеет линейную или разветвленную формы, состав олигомеров мо жет существенно влиять на биоцидную активность [1]. Методы масс-спектрометрии по зволяют определять структуру олигомеров. Например, с помощью метода времяпролет ной масс-спектрометрии с электроспрей ионизацией (ESI-TOF-MS) была определена моле кулярная структура семи типов олигомеров ПГМГ [3].

В наших исследованиях использовались методы MALDI-TOF-MS (matrіx assіsted laser desorbtіon and ionіsatіon tіme-of-flіght mass spektrometry) и TOF-PDMS (tіme-of-flіght plasma desorptіon mass spektrometry). Были сняты масс-спектры ПГМГ хлорида, сукцината, малеата и других солей. В диапазоне масс 300 - 1000 а.е.м. идентифицировано четыре типа олигогексаметиленгуанидинов линейной формы. На масс-спектрах четко прослеживает ся разница масс  m/z = 141, что соответствует массе одного мономера (гексаметиленгуа нидина). Олигомеры ПГМГ различаются не только количеством мономерных звеньев, но и составом концевых групп. Это может существенно влиять на способности дезинфектан та проникать через бактериальные стенки и взаимодействовать с фосфолипидами цито плазматических мембран. Изучение состава и строения различных образцов ПГМГ, а так же межмолекулярных комплексов препарата с липидными компонентами позволит луч ше понять биофизические механизмы его действия на мембраны клеток.

1. Воинцева И.И., Гембицкий П.А. Полигуанидины – дезинфекционные средства и полифункциональные добавки в композиционные материалы. – М.: ЛКМ-пресс, 2009. – 304 с.

2. Gilbert P. / J Appl Microbiol. – 2005. – Vol. 99. – P. 703-715.

3. Dafu Weia, Qiangxiang Maa, Yong Guana еt al. / Materials Science and Engineering. – 2009. – V. 29. – № 6. – P. 1776-1780.

56 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ МОДЕЛИРОВАНИЕ 3D-СТРУКТУРЫ ЩЕЛОЧНОЙ ФОСФАТАЗЫ ИЗ МОРСКОЙ БАКТЕРИИ Modeling of the 3D-structure of alkaline phosphatase from marine bacteria Лихацкая Г.Н1., Балабанова Л.А1.,Трифонов Е.В2., Нурминский Е.А2., Рассказов В.А1.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН, 690022, г. Владивосток, проспект лет Владивостоку, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, улица Радио, дом Тел.: +7(423)2319932;

факс: +7(423)2314050;

e-mail: galin@piboc.dvo.ru Мировой океан – источник новых соединений и ферментов с уникальной ак тивностью. Особенностью ферментов из морских организмов является их высокая актив ность при пониженных температурах. Структурные особенности белков, ответственные за термолабильность и функциональную активность при температурах 0°-4° С, изучены недостаточно. Щелочная фосфатаза (ЕС 3.1.3.1), выделенная из морской бактерии Cobetia marina KMM 296 проявляет самую высокую активность среди изученных щелочных фос фатаз. Изучены функциональные свойства фермента, установлена его нуклеотидная по следовательность, но пространственная структура фермента экспериментально не уста новлена. Методами структурной биоинформатики с помощью программы МОЕ 2011. получены модели пространственных структур нативного фермента (код Uniprot Q1W622) и его мутантов Asp12Gly, Asp273Gly, Asp315Gly, His316Gly, Tre118Gly, Glu268Gly, Trp274Gly.

Установлены аминокислотные остатки активного центра и сайтов связывания с двумя ио нами Zn+2 и ионом Mg+2. Проведено сравнение структуры фермента со структурами ме зофильных и термофильных щелочных фосфатаз. Методами молекулярной динамики и нормальных мод изучены конформационные изменения в структуре димера и мономера щелочной фосфатазы. Установлены структурные элементы, ответственные за активность фермента при пониженных температурах, и аминокислотные остатки, связанные с термо лабильностью белка. Показано, что контроль термостабильности осуществляется как на уровне аминокислотной последовательности, так и на уровне специфической упаковки белка. Расчеты с использованием программы Gromacs 4.5 были проведены на кластере ЦКП ДВО РАН «Дальневосточный вычислительный ресурс». Работа выполнена при частич ной поддержке КПФИ 12-06-020 «Биоинформатика и математическая биология».

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» МОДЕЛИРОВАНИЕ 3D-СТРУКТУРЫ МАННАН-СВЯЗЫВАЮЩИХ ЛЕКТИНОВ МОРСКИХ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ И ИХ КОМПЛЕКСОВ С ОЛИГОСАХАРИДАМИ 3D-Structure modeling of the mannan-binding lectin of marine invertebrates and their complexes with oligosaccharides Лихацкая Г.Н1., Булгаков А.А1., Ковальчук С.Н1.,Трифонов Е.В2., Нурминский Е.А2., Рассказов В.А.


Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН, 690022, г. Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, 690041, г. Владивосток, улица Радио, дом Тел.: +7(423)2319932;

факс: +7(423)2314050;

e-mail: galin@piboc.dvo.ru Маннан-связывающие лектины – белки, играющие важную роль во врожденном им мунитете и защите организма животного от инфекций. Для некоторых лектинов морских беспозвоночных показана уникальная углеводная специфичность и возможность созда ния на их основе наборов для ранней диагностики рака. В настоящее время эксперимен тальные данные о пространственной структуре этих лектинов отсутсвуют. В настоящей ра боте методами структурной биоинформатики с помощью программы МОЕ получены те оретические модели пространственных структур маннан-связывающих лектинов С-типа из морского ежа и голотурии и их комплексов с манноолигосахаридами. Структуры лек тинов отличаются содержанием остатков цистеина и положением дисульфидных связей в мономерах и олигомерах. Структуры олигомеров исследуемых лектинов стабилизиру ются различными межмономерными дисульфидными связями. Методом молекулярного докинга построены модели комплексов лектинов с линейными углеводными фрагмента ми (ди-, три- и тетрасахаридами с различными типами связей) и разветвленным маннопен тасахаридом. Анализ структуры комплексов выявил аминокислотные остатки, определя ющие особенности углеводной специфичности двух маннан-связывающих лектинов мор ских беспозвоночных. Полученные методами структурной биоинформатики данные углу бляют знания об углеводной специфичности лектинов морских беспозвоночных и имеют практическое значение для получения рекомбинантных белков с заданными биотехно логическими свойствами. Оптимизацию структур моделей лектинов и лигандов и моле кулярный докинг проводили с помощью программ GROMACS 4.5, MOE 2011.10 и GRAMM 1.03. Расчеты были проведены на кластере ЦКП ДВО РАН «Дальневосточный вычислитель ный ресурс». Работа выполнена при частичной поддержке КПФИ 12-06-020 «Биоинформа тика и математическая биология».

58 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ИЗУЧЕНИЕ IN SILICO СТРУКТУРЫ, АКТИВНОСТИ И ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТИ ПОРИНОВ ИЕРСИНИЙ An in silico study the structure, activity and thermal stability of Yersinia porins Лихацкая Г.Н1., Новикова О.Д1., Чистюлин Д.К1., Исаева М.П1.,Быстрицкая Е.П1., Трифонов Е.В2., Нурминский Е.А2.,Соловьева Т.Ф. 1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН, 690022, г. Владивосток, проспект 100 лет Владивостоку, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН 690041, г. Владивосток, улица Радио, дом Тел.: +7(423)2319932;

факс: +7(423)2314050;

e-mail: galin@piboc.dvo.ru Интегральные белки наружной мембраны грамотрицательных бактерий, относящие ся к классу поринов, играют важную роль в транспорте веществ через наружную мембра ну, регулируют метаболизм бактериальных леток, участвуют во взаимодействии с клетка ми организма-хозяина и в адаптации микроорганизмов к изменению внешних условий.

В ТИБОХ ДВО РАН проводятся систематические исследования структуры, порообразую щей активности и биологических свойств поринов патогенных и непатогенных видов иер синий. Методами структурной биоинформатики с помощью программы МОЕ 2011.10 полу чены модели пространственных структур неспецифических поринов иерсиний. Установ лены детали атомной структуры OmpF, OmpC и OmpY поринов Yersinia pseudotuberculosis, OmpF и OmpC поринов Y. ruckeri, Y.enterocolotika, Y. intermedia, Y. frederikseni, Y. kristenseni. Из учены in silico конформационные изменения в структуре мономеров и тримеров пори нов, индуцированные повышением температуры. Изучены свойства мутантных поринов и выявлены структурные особенности поринов, связанные с термостабильностью моно мерных и олигомерных форм поринов. Методом молекулярной динамики показано, ка кие структурные особенности OmpF и OmpC поринов лежат в основе различного изме нения спектров флуоресценции OmpF и OmpC поринов при повышенной температуре.

Полученные результаты углубляют знания о структуре и термостабильности мембранных белков на атомном уровне. Расчеты с использованием программ Gromacs 4.5 и HOLE 2. были проведены на кластере ЦКП ДВО РАН «Дальневосточный вычислительный ресурс».

Работа выполнена при частичной поддержке КПФИ 12-06-020 «Биоинформатика и мате матическая биология».

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» МОДЕЛИРОВАНИЕ 3D-СТРУКТУРЫ НАТРИЕВОГО КАНАЛА ЧЕЛОВЕКА И ЕГО КОМПЛЕКСОВ С МОДУЛЯТОРАМИ Modeling of 3D-structure of human Na channel and its complexes with modulators Лихацкая Г.Н1., Трифонов Е.В2., Нурминский Е.А2.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Тихоокеанский институт биоорганической химии им. Г.Б. Елякова ДВО РАН Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН 690041, г. Владивосток, улица Радио, дом Тел.: +7(423)2319932;

факс: +7(423)2314050;

e-mail: galin@piboc.dvo.ru Натриевые каналы человека – важная терапевтическая мишень при разработке ле карств. В настоящее время экспериментально установлена кристаллическая структура бактериального натриевого канала. Методами структурной биоинформатики получена модели пространственной структуры доменов 1-4 канала Nav1.5 человека (код Uniprot Q14524) с использованием в качестве прототипа бактериального натриевого канала (код PDB 3RVY) с точностью доменов 0,78, 0,73, 0,8 и 1,2 соответственно. Модель Nav1.5, опти мизированная методом минимизации энергии и молекулярной динамики, была исполь зована для молекулярного докинга с известным ингибитором, с растительным алкалои дом (код CCDC 665126), нейротоксинами из актинии (код Uniprot P30831) и скорпиона (код PDB 2LKB). Оптимизацию модели Nav1.5 и молекулярный докинг проводили с помощью программ GROMACS 4.5, MOE 2011.10 и GRAMM 1.03. Анализ структуры комплексов по зволил установить атомные детали взаимодействия модуляторов с каналом Nav1.5 чело века, объясняющие особенности их действия на натриевый канал. Расчеты были прове дены на кластере ЦКП ДВО РАН «Дальневосточный вычислительный ресурс». Работа вы полнена при частичной поддержке КПФИ 12-06-020 «Биоинформатика и математическая биология».

60 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ СТРУКТУРА ВОДЫ И РАСТВОРОВ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ИХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СО СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫМ СВЧ И КВЧ ИЗЛУЧЕНИЕМ The structure of water and solutions, biological systems and their interaction with microwave radiation Лященко А.К.

Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, 119991,Москва, Ленинский проспект 31. Тел.:+7(495)633-85-01;

e-mail:aklyas@mail.ru Структура воды и элементарные движения ее молекул за малые времена. Микрогете рогенность воды на основе модели единой льдоподобной сетки Н-связей. Элементарная и коллективная динамика и описание спектров диэлектрической проницаемости и погло щения во всей области ориентационной поляризации воды в рамках схемы «ограничен ных ротаторов». Особенности мм диапазона длин волн. Неравновесная вода и возмож ность длительных периодов релаксации, связанных с появлением микроповерхностных границ раздела.

Структура, динамика и диэлектрические спектры водных растворов. Механизмы ги дрофобной и гидрофильной гидратации и взаимовлияния через структуру воды в раство ре. Направленные изменения исходной структуры воды и закономерности их действия на гомогенные, гетерогенные равновесия, разделение веществ и распределение приме сей (растворимость газов и солей, кислотно-основное равновесие, сокристаллизация, ад сорбция, рост различных граней кристаллов и др.).

Изменения диэлектрической проницаемости и структуры воды растворов при пере ходе к электролитно (неэлектролитно)-водному растворителю и отличающиеся свойства, равновесия и химические процессы в растворах и сложных водных системах ( ионно водные агрегаты, кластеризация, гелеобразование, полимеризация ) Сигнальные и управляющие функции воды, связанные с ее концентрацией и структу рой, принципиальные для биологических объектов. Закономерности осмотического рав новесия, исходя из структурно-кинетических свойств воды растворов, их диэлектриче ских спектров, статических диэлектрических констант, для которых обнаружена линей ная корреляция с активностью воды (вплоть до высоких концентраций). В результате рас смотрены механизмы перераспределения воды и изменения ее структурного состояния для клетки и межклеточной жидкости при нарушениях метаболизма, хронических пато логиях, старении организма и влиянии канцерогенов (связанные с балансом гидрофиль ной и гидрофобной гидратации и соответствующим перераспределением примесей). Ле чебное воздействие малых и сверхмалых доз, используемых в гомеопатии, может быть по нято на этой основе.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ЦИКЛОБУТАНОВАЯ ФОТОДИМЕРИЗАЦИЯ ТИМИНА В ПОЛИТИМИДИЛОВОЙ КИСЛОТЕ И ЗАПИСЬ ИНФОРМАЦИИ Cyclobutane photodimerization of thymine in polythymidylic acid and information storage Малкин В.М., Рапопорт В.Л.

НИИ Физики им. В.А. Фока, Физический факультет, Санкт-Петербургский государственный университет, 198504, Санкт-Петербург, Ульяновская ул., д. Тел.: +7 (911) 929-85-01;

e-mail: vlmalkin@yandex.ru Идея использования циклобутановой фотодимеризации тимина (ЦФТ) для записи ин формации выдвинута в [1] и [2]. В [2] авторы сочли, что ЦФТ в плёнках Ленгмюра-Блодже из додецилтимина перспективна для записи информации, хотя в этой системе она не пол ностью обратима.

В [1] В.Л. Рапопорт предложил фотохимическую запись информации на плотно упако ванных стопочных димерах (ПУСД) тимина, идентичных полученным фотолизом циклобу тановых димеров диметилтимина (ДМТ) в ЭГ:H2O (77K), с квантовым выходом ЦФТ 1.0 [3].

В [4] показано, что ЦФТ в водных растворах поли-Т при Tкомн обратима, а спектр дей ствия ЦФТ в поли-Т отличен от спектра поглощения (max 268 нм) и близок по максимуму (260 нм) и форме к спектру поглощения ПУСД ДМТ (ЭГ:H2O, 77K) [3] (max 263 нм), в [4] это не комментировалось. Это указывало на присутствие двух фракций тиминовых хромофо ров (тиминов): более и менее фотохимически активной, с полосами поглощения 260 и нм, соответственно.

Мы показали присутствие в поли-Т (H2O, Tкомн) двух фракций тимина с разной фото химической активностью. Более фотоактивная состоит из ПУСД с оптимальной для фото димеризации структурой, не дающих вклада в люминесценцию. Она обнаружена путём исследования методом разностных спектров изменения спектров поглощения водных растворов поли-Т под действием УФ облучения, для неё характерны полосы поглощения у 250, 260, 280 и 290 нм. Видимо, часть этих ПУСД совпадают по спектрам и по структуре с наблюдавшимися для ДМТ в ЭГ:H2O (77K) [3], с полосами поглощения у 260 и 290 нм. Ме нее фотохимически активная фракция состоит из изолированных тиминов с полосой по глощения у 270 нм и люминесценции на 338 нм, а также из агрегатов с неблагоприятной для ЦФТ структурой, спектрами люминесценции с максимумом 350 нм и поглощения с по лосами 255 нм и 280-300 нм. Её вклад в ЦФТ заметен, что противоречит [5], но лишь по ис черпании активной фракци.

Необратимость ЦФТ в поли-Т обязана образованию фотоаддуктов и фототримеров.

Возможно, для записи информации можно будет использовать ЦФТ в фиксированной на поверхности или в твёрдой среде поли-Т.

1. Рапопорт В.Л. Тезисы Докладов Всесоюзной школы-семинара по биомолекулярному компьютингу. 27-31 Мая 1991, Москва, с. 2. Yano Ei, S.Tatsuura Thin Solid Films 1991, V.196, N01, pp. 147- 3. Lamola A.A., J.Eisinger. Proc. of the Nat. Acad. of Sciences of USA.V.55, N01 1968, pp.46- 4. Deering R.A., Setlow, R.B. Biochim. Biophys. Acta 1963, V.68, N04, pp.526- 5. Schreier, W. J., Schrader, et al. Science 2007, 315, 62 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ МЕЖДУ КРАСИТЕЛЯМИ, ПРИСОЕДИНЁННЫМИ К ПНК, И АНАЛИЗ ДНК (РНК) Energy transfer between linked to PNA dyes and DNA (RNA) analysis Малкин В.М.

НИИ Физики им. В.А. Фока, Физический факультет, Санкт-Петербургский государственный университет, 198504, Санкт-Петербург, Ульяновская ул., д. Тел.: +7 (911) 929-85-01;

e-mail: vlmalkin@yandex.ru Известно, что между образующими пару донор-акцептор красителями может идти перенос энергии по двойной спирали ДНК [1, 2]. Перенос энергии обусловлен диполь дипольными взаимодействиями между донором, азотистыми основаниями, входящими в цепочку ДНК, и акцептором [1], его эффективность зависит от расстояния между доно ром и акцептором, правильности структуры двойной спирали, последовательности пар оснований между донором и акцептором. Роль сахарофосфатного остова в рассматрива емом явлении невелика.

Сейчас наблюдается большой интерес к пептидо-нуклеиновым кислотам (ПНК), свя занный с высоким сродством ПНК к ДНК, позволяющим использовать отрезки ПНК для те стирования на присутствие в ДНК комплементарных им последовательностей [3-6].

Предлагается использование для исследования последовательностей нуклеотидов в ДНК и РНК одноцепочечной ПНК, меченной на N и C-концах образующими пару донор акцептор красителями, например, производными флуоресцеина в качестве донора и про изводными родамина в качестве акцептора. В растворе ДНК отрезки меченной таким об разом одноцепочечной ПНК должны образовать двойные спирали с имеющимися ком плементарными к ним участками ДНК, что должно привести к росту эффективности пере носа энергии от донора к акцептору, а это легко можно наблюдать по появлению (росту) люминесценции акцептора при возбуждении в полосе поглощения донора. В случае от сутствия в исследуемой ДНК комплементарных к ПНК последовательностей роста эффек тивности переноса энергии не будет, не будет и изменений в люминесценции.

Полагаю, что такой метод тестирования может оказаться удобным как для сугубо на учного, так и для практического применения, например - в медицине.

1. J. Ju, Ch. Ruan, C.W. Fuller, A.N. Glazed and R.A. Mathies. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 92, pp. 4347-4351, May 1995, Biophysics.

2. Da-Guang Xu and Th. M. Nordlund. Biophysical Journal. Vol. 78 Feb. 2000, pp. 1042- 3. P.E. Nielsen, M.Egholm, R.H. Berg, O. Buchardt. Science. Vol. 254. Dec. 1991, pp. 1497- 4. P.E. Nielsen and M. Egholm. Bioorg. Med. Chem. Vol 9, 2001, pp. 2429- 5. K. Kaihatsu, B.A. Janovski, D.R. Corey. Chemistry&Biology, Vol. 11, 749-758, June 6. A.Tovar-Salazar, J. Dhawan, A. Lovejoy, Q. Alison Liu, A.N. Gifford. Anal. Biochem., Vol. 360, 2007, pp. 92- Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ВОДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПАТОЛОГИИ Э.А.Масимов1, Т.О.Багиров1, С.Я.Оджагвердиева1, Р.Ш.Ахмедова 1 Бакинский Государственный Университет, Азербайджанский Технический Университет e-mail: masimovspektr@rambler.ru Метод распределения веществ в водных полимерных двухфазных системах широко используется в качестве препаративного метода фракционирования, выделения и очист ки биополимеров и биологических частиц. В последнее время было показано, что двух фазные водные полимерные системы могут быть использованы для регистрации некото рых патологических процессов. Наблюдена взаимосвязь между значением коэффициен том распределения суммарных белков крови в двухфазных системах и дозой и временем облучения крови больных и здоровых лабораторных крыс. Он основан на неравномер ном распределении биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, гликопротеинов и т.п.) и клеточных частиц (клеток, вирусов, субклеточных органелл и др.) между сосуществующи ми фазами водно-полимерной двухфазной системы, образованный в водной смеси двух разных по структуре фазообразующих полимеров, при концентрациях этих полимеров, превышающих определенное критическое значение.

В работе использовалась водная двухфазная системы ПЭГ(6000)-MgSO4, для которой предварительно определялась разделительная способность c помощью распределения веществ маркеров – динитрофенилированных (ДНФ) аминокислот с неразветвленной бо ковой алифатической цепью.

Целью исследования было изучение изменения коэффицентов распределения суммарных белков сыворотки крови. Результаты, полученные in vitro в предыдущих исследованиях, показали, что облученная сыворотка крови гидрофобизуется относительно нормы. В прeдставленной работе животных облучали сублетальной дозой (6,5 грэй). 50% животных в течение этого эксперимента погибли. Образцы крови брали на 1,7,14,21,28 день. Параллельно для контроля брали кровь и у здоровых животных.

Исследуя влияние облучения (доза облучения 3 грей) на коэффициент распределения сыворотки крови облученных животных, получено, что в течение первой недели коэффициент распределения уменьшается, а на второй неделе увеличивается. На третьей неделе происходит мнимое улучшение, и значение коэффициента распределения почти нормализуется. На 28-й день происходит незначительное увеличение коэффициента распределения. Эти изменения указывают на то, что в структуре сывороточных белков происходят изменения, что и выражается в изменении их гидрофобности. Согласно одной из теорий, объясняющих механизм действия радиоактивных излучений, основные процессы происходят в водной фазе живого организма. Возникают реакции радиолиза воды, приводящие к образованию ионов, радикалов, перекисей.

64 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ВОДНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ДВУХФАЗНЫХ СИСТЕМАХ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ПАТОЛОГИИ Э.А.Масимов1, Т.О.Багиров1, С.Я.Оджагвердиева1, Р.Ш.Ахмедова 1 Бакинский Государственный Университет, Азербайджанский Технический Университет e-mail: masimovspektr@rambler.ru Метод распределения веществ в водных полимерных двухфазных системах широко используется в качестве препаративного метода фракционирования, выделения и очист ки биополимеров и биологических частиц. В последнее время было показано, что двух фазные водные полимерные системы могут быть использованы для регистрации некото рых патологических процессов. Наблюдена взаимосвязь между значением коэффициен том распределения суммарных белков крови в двухфазных системах и дозой и временем облучения крови больных и здоровых лабораторных крыс. Он основан на неравномер ном распределении биополимеров (белков, нуклеиновых кислот, гликопротеинов и т.п.) и клеточных частиц (клеток, вирусов, субклеточных органелл и др.) между сосуществующи ми фазами водно-полимерной двухфазной системы, образованный в водной смеси двух разных по структуре фазообразующих полимеров, при концентрациях этих полимеров, превышающих определенное критическое значение.

В работе использовалась водная двухфазная системы ПЭГ(6000)-MgSO4, для которой предварительно определялась разделительная способность c помощью распределения веществ маркеров – динитрофенилированных (ДНФ) аминокислот с неразветвленной бо ковой алифатической цепью.

Целью исследования было изучение изменения коэффицентов распределения суммарных белков сыворотки крови. Результаты, полученные in vitro в предыдущих исследованиях, показали, что облученная сыворотка крови гидрофобизуется относительно нормы. В прeдставленной работе животных облучали сублетальной дозой (6,5 грэй). 50% животных в течение этого эксперимента погибли. Образцы крови брали на 1,7,14,21,28 день. Параллельно для контроля брали кровь и у здоровых животных.



Pages:     | 1 || 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.