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 | 2 || 4 | 5 |

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

-- [ Страница 3 ] --

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. Эти продукты вступают во взаимодействие с органическими молекулами, что и приводит к развитию лучевого поражения. В результате проведенными нами исследовании получено, что метод распределения веществ в водно-полимерных двухфазных системах можно использовать для регистрации патологических процессов в живых организмах.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ХЛОРОФИЛЛА ДЛЯ БИОИНДИКАЦИИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАНОМАТЕРИАЛОВ НА ФИТОПЛАНКТОН Fluorescence of chlorophyll for bioindication of toxic effects of nanomaterials on phytoplankton Маторин Д.Н., Осипов В.А., Заядан Б.К., Горячев С.Н., Алексеев А.А.

Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1 стр. 12. e-mail: matorin@biophys.msu.ru Увеличение производства материалов нанотехнологии приведит к увеличению их выброса в окружающую среду. Поэтому, чрезвычайно важным является оценка экологи ческих последствий их влияния на экосистемы. Многие наночастицы делаются с содер жанием различных металлов, которые могут быть токсичными для растительной клет ки. Наши данные указывают на возможность применения флуоресценции водорослей в качестве биосенсоров. В экспериментах изучено влияние наночастиц серебра, нанотру бок, наноалмазов на флуоресценцию пресноводных и морских водорослей. Проведенные анализ показал, что действие нанотрубок может быть зарегистрировано при измерении формы световых и индукционных кривых флуоресценции хлорофилла. На водорослях Chlamydomonas reinhardtii обнаружено, что при инкубации с нанотрубками и наноалмаза ми в течение 1 суток наблюдается снижение скорости нециклического фотосинтетическо го электронного транспорта, рассчитанного по параметрам флуоресценции. На культурах водорослей Chlorella vulgaris или Ch. reinhardtii под влиянием наночастиц серебра и нано алмазов в разных препаратах также наблюдалось ингибирование фотосинтеза по параме трам флуоресценции. С использованием разработанных установок было показано влия ние наночастиц серебра в разных препаратах на природный фитопланктон Белого моря.

Проведенные анализ выявил снижение квантового выхода превращения световой энер гии в фотосинтезе и скорости нециклического электронного транспорта у фитопланктона под влиянием наночастиц серебра. Особенно значительное ингибирование наблюдалось при воздействии коллоидного раствора наночастиц серебра в медицинском препарате “Аргоника”. Эффект отмечался при концентрациях 10-7 М, что сравнимо с действием метил ртути. Таким образом, проведенные исследования указывают на возможность использо вания флуоресцентных характеристик микроводорослей для экспрессного обнаружения в водной среде наноматериалов в достаточно низких концентрациях. На разработанных на кафедре биофизики МГУ флуоресцентных приборах возможно проводить диагности ку по утвержденной методике ( ФР.1.39.2011.11246, ПНД Ф 14.2.268-2012) и выявлять ран ние стадии воздействия наноматериалов на фитопланктон до появления видимых нару шений в водных экосистемах.

66 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ЛИПИДНЫЕ НИЗКОРАЗМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ С ПОЛИГУАНИДИНАМИ И ИХ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА Lipid polyguanidine low sized systems and their the space-time dynamics Михаловский И.С.1, Тарасевич В.А.2, Самойлов М.В. – Белорусский государственный экономический университет (кафедра технологии), 220070, Минск, пр. Партизанский, 26, Республика Беларусь;

– Институт химии новых материалов НАН Беларуси, 220141, Минск, ул. Ф.Скорины, 36, Республика Беларусь Тел.: +375(17)209-78-26;

факс: +375(17)249-00-24;

e-mail: jozef_m@tut.by Разработка новых методов получения низкоразмерных систем из биологических ма кромолекул необходима для создания технологий изготовления современных материа лов для технических целей, медицины, сельского хозяйства. Известная способность к са моорганизации липидных структур может быть положена в основу технологий создания динамически активных биоцидных препаратов нового поколения. В работе приведены методологические основы получения высокодисперсных систем из липидов (триглице ридов жирных кислот, фосфолипидов) и полигуанидинов, направленные на разработку технологий получения коллоидных форм препаратов для дезинфекции.

Субмолекулярные системы липидная фаза – водная среда, получали обработкой ультразвуком эмульсии триглицеридов (олеиновой и (или) рицинолевой кислоты) и су спензии фосфолипидов (димиристоилфосфатидилхолина, яичного лецитина) в фосфатно солевом буферном растворе.

Агрегативную и седиментационную устойчивость липидных коллоидов исследовали методом светорассеяния [1]. Показано, что на длине волны 580 нм (липиды не поглощают данное излучение) падение оптической плотности разбавленного коллоида из триглице ридов олеиновой кислоты при комнатной температуре (18 – 20 оС) за 7 суток не превыша ло 10 – 15% от первоначальной, что свидетельствует о высокой стабильности исследован ных систем. Также установлено, что водные дисперсии триглицеридов рицинолевой кис лоты, фосфолипидов характеризуются пространственно-временной стабильностью.

С использованием метода атомно-силовой микроскопии (АСМ) установлено, что три глицериды олеиновой кислоты в водной среде образуют наноразмерные структуры гло булярной формы [2].

Включение производных полигуанидина (полигексаметиленгуанидин -гидрохлорида или -фосфата или -бензоата или -лактата), как биоцидных агентов, в состав липидных ча стиц приводит к стабилизации структуры дисперсной фазы. Результаты свидетельствуют о возможности разработки технологий получения липидных коллоидных форм биоцид ных препаратов гуанидиновой природы.

1. Михаловский И.С., Тарасевич В.А., Самойлов М.В. / Молекулярные, мембранные и клеточные основы функциони рования биосистем: IX Съезд Белорусского общественного объединения фотобиологов и биофизиков. Мн.: Изд. центр БГУ, 2010, Ч.1, С.211-213.

2. Михаловский И.С., Мельникова Г.Б., Тарасевич В.А., Самойлов М.В. / Наноструктуры в конденсированных средах: сб. науч. статей. Мн.: Изд. центр БГУ, 2011, С.147-152.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ГОЛОГРАФИЯ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОНОВ НИЗКИХ ЭНЕРГИЙ И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕЁ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ МАЛЫХ БИООБЪЕКТОВ Holography with low-energy electrons and the possibility of its use for studying the structure of small biological objects Намиот В.А.

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Институт ядерной физики, 119992, Москва, Воробьевы горы, 1;

e-mail: vnamiot@gmail.com Предлагается новый метод определения формы поверхности малых биообъектов и молекулярных групп, находящихся на ней [1], [2]. Метод основан на использовании явле ния интерференции электронов низких энергий. Такая интерференция даёт возможность получить для биообъекта аналог голограммы, но с пространственным разрешением на уровне межатомных расстояний.

Действительно, для получения интерференционной картины вовсе не обязательно использовать электромагнитное излучение. Согласно основным положениям квантовой механики, любая частица может одновременно проявлять свойства волны. Эта волна называется волной де Бройля. Её длина равняется где - постоянная Планка, m - масса частицы, а V - её скорость. Например, для электрона с энергией в 3 eV оказывается примерно равной 0.7 nm. Этого, в принципе, вполне достаточно для получения голограммы с пространственным разрешением на уровне межмолекулярных расстояний. Подобная голограмма может позволить получать объёмную картину поверхности малых биообъектов (вирусов, клеточных структур и т.п.).

При этом не просто регистрируется наличие каких-то молекулярных групп на данном участке поверхности, но и определяется, какая именно эта группа, её тип [1].

В методе электронной голографии исследуемый объект должен облучаться потоком электронов, летящих один за другим и находящихся, при этом, в одном заданном кван товом состоянии. (Заметим, что в силу запрета Паули электроны, строго говоря, не мо гут быть в одном и том же квантовом состоянии. Но если посылать их не одновременно, а один за другим по очереди, так что в каждый данный момент в зоне расположения ис следуемого объекта присутствует не более одного электрона, то в этом случае уже ниче му не противоречит, если волновая функция, описывающая рассеяние этого электрона на объекте, каждый раз будет одной и той же). После рассеяния на исследуемом объекте и на расположенном рядом с ним специальном рассеивателе (который создаёт дополни тельную де Бройлевскую волну, являющуюся аналогом опорного пучка в оптической го лографии), электроны попадают на экран и регистрируются там, образуя на нём интер ференционную картину. После чего по этой интерференционной картине определяется форма поверхности объекта, а также местоположение и тип молекулярных групп, нахо дящихся на ней.

Работа поддержана грантом РФФИ № 12-04-90051-Бел_а и договором № Б12Р -209.

1. V.A. Namiot / Phys. Let. A, 2009, V. 373, p. 2608-2613.

2. В.А.Намиот Заявка на патент № 200800849/26 от 18 апр. 2010 г.

68 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ АВТОГОЛОГРАФИЯ И ВОЗМОЖНОСТЬ ПРЯМОГО ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗ В РЕНТГЕНОСТРУКТУРНОМ АНАЛИЗЕ Autoholography and the possibility of direct measurement of the phases in the X-ray analysis Намиот В.А.

МГУ им. М.В. Ломоносова, Институт ядерной физики, 119992, Москва, Воробьевы горы, 1;

e-mail: vnamiot@gmail.com Рентгеноструктурный анализ является, на сегодняшний день, одним из наиболее важ ных экспериментальных методов, позволяющим определять структуру кристаллических тел, в том числе образованных и из биологических объектов. В частности, с его помощью были получены трёхмерные структуры многих белковых молекул. В основе рентгено структурного анализа лежит явление дифракционного рассеяния рентгеновских лучей на трёхмерной кристаллической решётке. В случае, если имеет место рассеяние на монокри сталле, угловое распределение рассеянного излучения представляет собой совокупность отдельных дифракционных пятен. Относительно несложно определить местоположение этих пятен и интенсивность излучения в них, но вот фазы рассеянных волн измерить не удаётся (это не удаётся в силу того принципиального обстоятельства, что поглощение из лучения от его фазы не зависит). В тоже время, для определения пространственной струк туры рассеивающего объекта, требуется знание этих фаз.

Общего решения фазовой проблемы на сегодняшний день не существует. И это очень существенно усложняет задачу определения пространственной структуры больших ма кромолекул. Нами был предложен способ прямого экспериментального измерения фаз в рентгеноструктурном анализе. Для определения этих фаз может быть применена сво еобразная голографическая съёмка (названная здесь автоголографией), в которой в ка честве опорного луча используется излучение, рассеивающееся на объекте, полностью идентичном исследуемому объекту, но определённым образом смещённому и повёрну тому в пространстве относительно него. Именно: объект и его идентичная копия распо лагаются симметрично друг другу по обе стороны тонкого плоского экрана на одинако вом расстоянии от него. При этом дифракционные пятна, создаваемые излучением, иду щим от объекта и его копии и попадающим с разных сторон на экран, оказываются совме щёнными друг с другом. Поскольку между лучами, идущими от объекта и его копии, имеет место интерференция, полная засветка в каждом из дифракционных пятен не равна сум ме засветок от каждого из лучей. Измеряя разность между этой засветкой и суммой засве ток от каждого из лучей, можно в итоге определить искомые фазы. В отличие от обычной голографии, в автоголографии опорный пучок тоже несёт в себе информацию об исследу емом объекте (точнее, об идентичной копии этого объекта), и можно сказать, что излуче ние от исследуемого объекта как бы “интерферирует само с собой”. Поэтому для автоголо графии, в принципе, не требуется особо хорошей когерентности используемого излуче ния, поскольку опорный пучок в этом случае позволяет в какой-то мере скомпенсировать её отсутствие. И для неё вполне подходит то рентгеновское излучение, которое обычно используется в рентгеноструктурном анализе.

Работа поддержана грантом РФФИ № 12-04-90051-Бел_а и договором № Б12Р -209.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ПРЕДСКАЗАНИЕ СТРУКТУРО-ФОРМИРУЮЩИХ СВОЙСТВ ЛОКАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ ПЕРВИЧНЫХ СТРУКТУР БЕЛКОВ Prediction of structure forming properties of protein sequnce fragments Некрасов А.Н.1, Сенько О.В.2, Рязанов В.В.2, Докукин А.А. 1 – Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова РАН, 117997 г.Москва, ул. Миклухо-Маклая, 16/ – Вычислительный центр им. А.А.Дородницына РАН, 119333, г. Москва, Вавилова Тел: +7(495)335-01-00, факс: +7(495)335-08-12, e-mail: alexei_nekrasov@mail.ru, senkoov@mail.ru, rvvccas@mail.ru, alex_doc@mail.ru В настоящее время большой интерес вызывают получение рекомбинантных белков и исследования их свойств. В связи с этим весьма актуальной является разработка но вых методов изучения структурной организации белковых молекул. Понимание особен ностей структурной организации белков делает возможной осмысленную модифика цию их первичной структуры с минимальным влиянием на механизм образование ими пространственной структуры (фолдинг). Одним из новых методов анализа структурной организации белков является разработанный в ИБХ РАН метод анализа информацион ной структуры (АНИС метод). АНИС метод основан на новом способе описания полипеп тидной цепи в котором элементарными единицами в первичной структуре белка явля ются короткие фрагменты полипептидной цепи фиксированной длины («информацион ные единицы»). Использование такого описания позволяет только на основе первичной структуры белков выявлять и изучать иерархически организованные элементы информа ционной структуры (ЭЛИС) белка. Было показано, что ЭЛИС играют определяющую роль в формировании белками пространственной структуры и связаны с механизмом функци онирования ферментов. Целью настоящей работы являлось разработка математических инструментов для предсказания структуро-формирующих свойств ЭЛИС нижнего уров ня иерархии. Используемые в обучающей выборке и анализируемых наборах ЭЛИС пер вого ранга описывались 50 обобщенными физико-химическими параметрами. В работе была проведена оценка эффективности нескольких моделей распознавания, вошедших в систему «РАСПОЗНАВАНИЕ», разработанную в ВЦ РАН. Максимальная точность распо знавания была достигнута методами опорных векторов и логических закономерностей и составила 88%. Исследование информативности отдельных переменных показало, что более высокой прогнозирующей способностью обладают физико-химические параме тры аминокислотного остатка находящегося в центральной позиции ЭЛИС первого ран га. Эта особенность организации является характеристическим признаком, указывающим на наличие структуро-формирующих свойств у ЭЛИС первого ранга. Анализ прогности ческих способностей физико-химических параметров, соответствующих нецентральным аминокислотным остаткам ЭЛИС первого ранга показал, что при наличии аминокислотно го остатка определенного типа в центральной позиции ЭЛИС первого ранга могут суще ствовать различные закономерности расположение остатков обеспечивающие наличие структуро-формирующих свойств ЭЛИС. Найденные в работе закономерности могут быть использованы при планировании точечного мутагенеза белков.

70 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ СОВРЕМЕННАЯ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЯ СВЕРХВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ В ПРИМЕНЕНИИ К ЗАДАЧАМ ПРОТЕОМИКИ Modern super high resolution mass spectrometry in proteomics applications Николаев Е. Н.

Институт энергетических проблем химической физики РАН Институт биохимической физики РАН Институт биомедицинской химии РАМН Масс-спектрометрия в сочетании с различными методами разделения смесей биоло гического происхождения стала основным инструментом в протеомных, пептидомных и метаболомных исследованиях. Основное направление применений масс-спектрометрии в протеомике связано с методами, реализующими подход «по-восходящей», в котором белки разрезаются энзимами на пептиды, а пептиды идентифицируются по масс-спектрам фрагментации, вызываемой различными физическими воздействиями. В этом подходе те ряется значительная часть информации о первичной структуре белка, аминокислотных заменах и модификациях аминокислотных остатков.

Альтернативным является подход «по-нисходящей», в котором в масс-спектрометр вводится целый ионизованный белок и определение последовательности аминокислот в нем и положений и видов модификаций осуществляется путем фрагментирования белка внутри масс-спектрометра. При применении метода «по-нисходящей» для точного опре делении массы белка требуются масс-спектрометры с сверхвысоким разрешением для разделения изотопных кластеров 13С в масс-спектрах,. Наибольшим разрешением обла дают масс-спектрометры ионного циклотронного резонанса (ИЦР), в которых измеряют ся частоты вращения ионов в сильных магнитных полях. Благодаря открытию новых мето дов регистрации сигналов ИЦР [1-3] достигнута разрешающая способность, позволяющая разрешать изотопные кластеры белков с массами более 150 кДа и точно измерять их мас сы и массы аддуктов и модификаций.

Новые методы измерений применены также для разрешения тонкой структуры масс спектров. Тонкая структура пиков изотопных кластеров, образуемых 13С изотопом угле рода, возникает из-за присутствия в природных соединениях изотопов 2H, 15N, 17O, 18O,33S, S, которые при определенных количествах атомов этих элементов в молекуле становят ся детектирумыми даже при их природном изотопном содержении. В этих эксперимен тах достигнут абсолютный рекорд в разрешающей способности масс-спектрометров 40 миллионов.

Тонкая структура изотопного кластера пептидов, измеренная при разрешающей спо собности такого уровня, позволяет однозначно определить элементный состав пептидов.

1. Boldin, I.A.;

Nikolaev, E.N. RCM 2011, 25, 122-126.

2. Eugene N. Nikolaev, Ivan A. Boldin, Roland Jertz and Gkhan Baykut. JASMS, 22(7) 2011, 1125- 3. Eugene N. Nikolaev, Roland Jertz, Anton Grigoryev, and Gkhan Baykut, Anal. Chem., 2012, 84 (5), 2275- Благодарности:

1. Bruker Daltonics, Bremen, GERMANY Roland Jertz;

Jens Fuchser, Gkhan Baykut и Ивану Болдину ИНЭПХФ РАН.  Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МАГНИТНЫХ НАНОЧАСТИЦ, СОДЕРЖАЩИХ ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЙ ПЕПТИД Development of technology of magnetic nanoparticles containing antitumor peptide Новиков В.В., Кувичкин В.В., Яблокова Е.В., Фесенко Е.Е.

Учреждение Российской Академии Наук Институт Биофизики Клетки Российской Академии Наук, 142290, г. Пущино Московская область, e-mail: docmag@mail.ru Мы поставили задачу создать наночастицу для переноса ДНК в клетку на основе поло жительно заряженной силика-нано частицы, покрытой слоем ДНК и липидным бислоем с положительным зарядом. В качестве прототипа была взята работа Akita H. et al., (2009) Biomaterials, 30, 2940, которая нам показалась излишне усложненной.

Нами показана принципиальная возможность создания магнитных наночастиц с по крытием методом фосфолипидами и слоем нуклеиновых кислот. Используя различный порядок бислоев липидов и слоя нуклеиновых кислот можно получить эффективное без вирусное и нетоксичное средство доставки пептида внутрь клетки. Магнитное ядро ча стиц облегчает манипуляции с наночастицами в процессе их приготовления и повывает адресность доставки пептида в органы и ткани организма.

Несмотря на большое число вариантов композитных наночастиц, исследованных к настоящему времени, магнитные частицы, покрытые чередующимися слоями ДНК и цвиттерионных фосфолипидов пока не созданы. Такие частицы являются аналогом ли поплексов - комплексов катионных липидов и ДНК, используемых для переноса ДНК в клетки. Однако липоплексы сильно токсичны, и давно назрела необходимость их заме ны нетоксичными аналогоми. Учитывая наш многолетний опыт в исследовании комплек сов ДНК - цвиттерионные фосфолипиды - катионы двух - трехвалентных металлов, и опыт в магнитобиологических исследованиях, а также наличие базового оборудования для проведения такой работы, поставленная задача выполняется успешно. Это будет спо собствовать доставке противоопухолевых пептидов в органы и ткани, пораженные опухолями.

Для выполнения поставленной задачи нам необходимы магнитные наночастицы ди аметром 100 нм с положительно заряженной поверхностью. Инкубируя такие частицы с ДНК мы подобрали условия, чтобы слой ДНК, сорбированный на наночастицах, имел небольшую толщину, а суммарный заряд частицы стал бы отрицательным. Для получения более компактного слоя ДНК возможно применение конденсирующих ДНК низкомоле кулярных агентов типа катионов тербия либо полиаминов (спермин, спермидин) с после дующей их отмывкой после нанесения липидного бислоя. Липидный бислой наносится с помощью ФХ-липосом с добавлением 5% диоктадециламина. Такие липосомы, имея по ложительный заряд, сливаются с отрицательно заряженным слоем ДНК и формируют по верх него липидный бислой. Повторяя эту процедуру несколько раз, мы можем получить магнитные наночастицы с любым количеством слоев ДНК-липид.

72 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ КОНФОРМАЦИОННАЯ ДИНАМИКА ГОРМОН-АКТИВИРУЕМЫХ G-БЕЛОК СОПРЯЖЕННЫХ РЕЦЕПТОРОВ Новиков Г.В., Сивожелезов В.C.

Институт биофизики клетки РАН, 142290 Пущино Московской обл., Институтская, 3;

факс: 8(915)2620379, e-mail: 0wn3r@bk.ru, gnovikov87@gmail.com Рецепторы, сопряжённые с G-белком (G protein-coupled receptors, GPCRs) относятся к наиболее обширному классу трансмембранных (ТМ) рецепторов. Известно, что данный класс мембранных рецепторов опосредует отклик на такие  внеклеточные сигналы, как гормоны и нейромедиаторы, пахучие вещества и световые стимулы. В связи с этим оче видна терапевтическая значимость GPCRs, являющихся основными мишенями для боль шинства лекарственных средств.

В рамках данной работы, при помощи современных методов биоинформати ки  нами было проведено сравнительное исследование структурной динамики трёх раз личных гормон-активируемых GPCR, а так же фотоактивируемого рецептора родопси на млекопитающих. В результате были получены диаграммы, характеризующие основ ные структурные различия между исследованными мембранными рецепторами. На дан ных диаграмах удалось отобразить проекцию  кристаллографических структур различ ных фотоинтермедиатов светового рецептора родопсина, а так же известных структур гормон-активируемых (бета-адренергических и аденозинового) рецепторов на плоскость так называемых  “главных компонент”. Одним из основных достоинств родопсинового ре цептора являются обширные экспериментальные данные.  Например, в литературе до статочно давно уже были описаны основные отличия между отдельными фотоинтерме диатами данного белка, исходя из различий в их спектральных свойствах. С другой сто роны, для гормон-активируемых мембранных рецепторов выделить отдельные проме жуточные состояния подобным образом пока еще не удалось. Наконец, на сегодняшний день известно, что активация всех родопсин-подобных GPCR сопровождается крупномас штабными движениями их отдельных ТМ доменов, что является предпосылкой инициа ции контакта со специфическими G-белками. Наряду с этим, прямое сравнение большо го количества экспериментальных структур различных рецепторов друг с другом, а так же, относительно выбранного контроля до настоящего времени никем не проводилось.

Таким образом, на основании полученных нами результатов,  можно детально анализи ровать функционально-значимую структурную динамику различных GPCR одновременно по двум параметрам: движению их отдельных ТМ спиралей, а так же внеклеточных петель.

В итоге, предложенный нами метод может быть использован для сравнительных ис следований структурной динамики мембранных рецепторов, исходя из их простран ственных структур. При этом, выборка кристаллографических структур родопсина может быть использована в качестве контроля. С другой стороны, выборки исследуемых (напри мер, гормон-активируемых) рецепторов, могут быть получены как при помощи современ ных физических методов (например, кристаллографии, либо ЯМР анализа), так и на осно вании моделей, полученных при помощи методов компьютерного моделирования. Таким образом, предложенный в данной работе подход помимо выраженной фундаментальной значимости обладает так же и прикладным значением, в области разработки и дизайна новых лекарственных препаратов.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КВАНТОВЫМ ГЕНЕРАТОРАМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ МИЛЛИМЕТРОВОГО И СУБМИЛЛИМЕТРОВОГО ДИАПАЗОНОВ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ Нуруллин А.Г.

Московская обл., г. Серпухов, e-mail: asxat58@mail.ru С конца 50-х годов по настоящее время проводятся исследования в области воздей ствия электромагнитных излучений миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов (ЭМИМСД) малой мощности на различные объекты природы и техники. Воздействие про изводится генераторами ЭМИМСД с точностью по частоте от 1% до 0,01%. Однако, ука занная точность частоты генератора ЭМИМСД не обеспечивает корректность проведе ния экспериментов и на практике исследователи в данной области сталкиваются со сле дующими проблемами:

• Плохая воспроизводимость результатов экспериментов;

• Невозможность объяснения наблюдаемых эффектов;

• Отсутствие системности в изучении воздействия ЭМИМСД.

Основной целью данной работы является разработка требований к квантовому гене ратору электромагнитных излучений миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов (биомазеру), обеспечивающему:

• Точность частоты ЭМИМСД до 8-го знака;

• Ширина спектральной линии сравнима с точностью частоты;

• Диапазон ЭМИМСД от 0,5 мм до 10мм;

• Мощность ЭМИМСД не более 0,1 мкВт (нагрев исследуемых объектов не более чем на 0,1 град).

Ожидаемые результаты предполагается оценивать с точки зрения абсолютной миро вой новизны.

График работ, включающих составление технического задания (ТЗ), проведение научно-исследовательских работ (НИР), проведение опытно-конструкторских работ (ОКР), испытаний, проектирование рабочей конструкторско-технологической документа ции (РКТД) составляет 4,5-5 лет.

74 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ДЕТЕРГЕНТ-НЕРАСТВОРИМЫЕ МИКРОДОМЕНЫ (РАФТЫ) В ТОНОПЛАСТЕ There Are Detergent-Resistant Microdomains (Rafts) in Tonoplast Н.В. Озолина, В.Н. Нурминский, И.С. Нестеркина, Е.В. Колесникова, А.Л. Ракевич, Е.Ф. Мартынович, М.Ю. Чернышов, Р.К. Саляев Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова, Тел. +7 (3952) 425878;

e-mail: cell@sifibr.irk.ru В результате экспериментов, проведенных на тонопласте Beta vulgaris L., впервые в истории подобных исследований удалось идентифицировать детергент-нерастворимые липид-белковые микродомены (рафты). Известно, что присутствие рафтов может быть вы явлено только в том случае, если установлен факт динамической кластеризации сфинго липидов, стеринов и насыщенных жирных кислот, а также доказан факт нерастворимости рафтов в неионных детергентах при низких температурах. В нашем случае выявление на личия рафтов в тонопласте основывалось на результатах, полученных с помощью метода высокоскоростного центрифугирования в сахарозном градиенте. Эксперименты, ориен тированные на определение липидного состава рафтов, позволили установить наличие указанной динамической кластеризации.

Открытие рафтов в тонопласте было подтверждено с помощью средств флуоресцент ной и конфокальной микроскопии. Известно, что флуоресцентная микроскопия – эффек тивное средство для регистрации стерин-обогащенных зон в мембране. В качестве флуо ресцентных зондов использовались филипин и лаурдан.

Чаще всего в качестве зонда используется филипин (стерин-связывающий антибио тик). В наших исследованиях филипин (0.2% раствор в DMSO) добавлялся в изолирующий раствор, к взвеси изолированных вакуолей, до получения конечной концентрации в 5 M.

Это делалось с целью связывания красителя с тонопластом. Взвесь инкубировалась при 20 ± 2C в течение 15 минут, после чего промывалась тем же буфером, а вакуоли анализи ровались с помощью флуресцентного микроскопа Axio Observer Z1 (Carl Zeiss, Germany), оборудованного монохроматической цифровой камерой Axio Cam MRm и программным пакетом Axio Vision Rel. 4.8, необходимым для выделения и анализа объектов на изобра жениях. В процессе анализа мы использовали легкий блок фильтров (Zeiss Filter Set No. 49:

DAPI / Hoechst 33258 (ex. 365/50;

dichr. (BSFT) 395;

em. (EMBP) 445/50)).

Наше исследование, связанное с определением фазового состояния бислоя мамбра ны тонопласта изолированных вакуолей, везикул тонопласта и детергент-нерастворимых частей мембраны (DRMs) проводилось с использованием конфокального люминесцент ного сканирующего лазерного MicroTime 200 (далее – конфокального микроскопа), обе спечивающего пикосекундное разрешение по времени (PicoQuant Gmbh, Germany), а в качестве маркера использовался липофильный зонд laurdan (Sigma-Aldrich). В ходе на ших экспериментов лаурдан добавлялся к взвеси изолированных вакуолей, везикулам то нопласта и фракции DRMs, выделенных из сахарозного плотностного градиента.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТАБОЛИЗМА ЭССЕНЦИАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ОРГАНИЗМЕ МЕТОДАМИ ЛАЗЕРНОЙ АТОМНО-ЭМИССИОННОЙ МНОГОКАНАЛЬНОЙ СПЕКТРОМЕТРИИ ВОЛОС БОЛЬНЫХ С ОСТРЫМ НАРУШЕНИЕМ МОЗГОВОГО КРОВООБРАЩЕНИЯ (ОНМК) Investigation into Metabolism of the Essential Elements in Human Organism by the Multichannel Atomic-Emission Laser Spectrometry Methods for Hair of the Patients Suffering Acute Circulatory Disturbances of the Brain (ACDB) Патапович М.П.1, Пашковская И.Д.2, Лэ Тхи Ким Ань1, Булойчик Ж.И.1, Нечипуренко Н.И.2, Танин А.Л.2, Маслова Г.Т.1, Зажогин А.П. Белорусский государственный университет, Беларусь, 220030, г. Минск, пр-т Независимости, 4;

РНПЦ неврологии и нейрохирургии, Беларусь, 220114, г. Минск, ул. Ф. Скорины, 24.

e-mail: ngochoangch10@yahoo, zajogin_an@mail.ru В последнее время все больший интерес представляют исследования волос для вы явления состояния обмена макро- и микроэлементов в организме и токсического воздей ствия отдельных тяжелых металлов. Анализ элементарного состава волос дает важную до полнительную информацию, которая может помочь врачу в диагностике физиологиче ских нарушений, связанных с отклонениями общего метаболизма как эссенциальных эле ментов, так и токсических.

Для разработки методов анализа макро- и микроэлементов в организме в течение не скольких лет проведены экспериментальные исследования образцов волос по их длине с помощью лазерного излучения. В зависимости от длины волос полуколичественная оцен ка содержания элементов оценивалась в интервале от 5 месяцев до 2,5 лет. Акцент сделан на определение кальция и алюминия.

Для проведения исследований использовался лазерный атомно-эмиссионный много канальный спектрометр LSS-1. Анализировались суммарные результаты действия 20 по следовательных сдвоенных лазерных импульсов (энергия 60 мДж, межимпульсный интер вал 8 мкс) на точку для образца волос через 0,5 см (примерно соответствующий интерва лу роста волос в половину месяца). В случае необходимости каждый участок может быть разбит на точки через 0,1 см.

Забор волос произведен у 12 женщин в остром периоде различных нарушений моз гового кровообращения. У всех больных острые нарушения мозгового кровообращения развились на фоне артериальной гипертензии различных степеней. У 8 пациенток уста новлена ишемическая болезнь сердца (ИБС), у 2 – отмечается сахарный диабет II типа.

У 6 больных ранее также наблюдались острые нарушения мозгового кровообращения, преимущественно ишемический инсульт (ИИ) в каротидном бассейне артерий (КБА).

Анализ экспериментальных результатов показал, что на момент развития острого на рушения мозгового кровообращения (ОНМК) у 4 (33 %) больных наблюдалась более высо кая интенсивность спектральных линий Са по сравнению с динамикой этого показателя в преморбидный период, у 3 (25 %) пациенток изменения интенсивности спектральных ли ний при наблюдении от 4 до 12 месяцев были незначительны, а у 5 (42 %) больных ОНМК развивалось на фоне низкого содержания Ca в волосах. Повышение содержания Са в во лосах обычно рассматривается как показатель усиленного кругооборота элемента в орга низме, что говорит о возрастании подвижности Са и риске возникновения его дефицита.

76 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ГИПЕРКОМПЛЕКСНЫЕ СИСТЕМЫ И ДИАДИЧЕСКИЕ СДВИГИ В МАТРИЧНОЙ ГЕНЕТИКЕ Hypercomplex systems and dyadic shifts in matrix genetics Петухов С.В., Свирин В.И., Степанян И.В.

Институт машиноведения им. А.А.Благонравова РАН, 101990, Москва, Малый Харитоньевский пер., Тел.: +7(499)-135-4065;

e-mail: spetoukhov@gmail.com Гиперкомплексные числовые системы давно стали составной частью теоретической физики и информатики. В настоящее время они активно включаются в область биофизи ки и биоинформатики [1-4]. В докладе освещаются результаты исследования многоуров невой системы взаимосвязанных молекулярно-генетических алфавитов на основе приме нения матричных методов теории помехоустойчивого кодирования. Эти исследования выявили связи данной системы алфавитов с системами гиперкомплексных чисел (кватер нионами Гамильтона и сплит-кватернионами Кокла и их расширениями), кронекеровски ми семействами матриц, ортогональными системами функций Радемахера и Уолша, ма трицами Адамара и др. Излагаются числовые представления системы генетических алфа витов на основе диадических групп и матриц диадических сдвигов, позволяющие выя вить скрытые закономерности организации генетической информации. Предлагаются но вые подходы для исследования длинных генетических секвенций и их фрактальных ха рактеристик. Представляемые результаты дополняют понимание живого организма как алгоритмической машины многоканального помехоустойчивого кодирования, в которой молекулярно-генетическая информация используется для реализации законов Менделя на организменном уровне.

Отмечаются структурные параллелизмы между системой молекулярно-генетических алфавитов и системой наследования признаков у целостных организмов, подчиняю щейся законам Менделя и представляемой классическими решетками Пеннета. Система молекулярно-генетических алфавитов, общая для всех живых организмов, своими алге браическими свойствами подсказывает новый – алгебраический – путь познания живой материи и развития алгебраической биологии, связанной с гиперкомплексными числами.

Живая материя, обеспечивающая передачу наследственной информации по цепи поко лений, предстает информационной сущностью, глубоко алгебраичной по своей природе.

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

2. Петухов С.В. Гиперкомплексные числа и алгебраическая система генетических алфавитов. Элементы алгебраиче ской биологии. - Гиперкомплексные числа в геометрии и физике, 2011, №2 (16), т. 8, с. 118-139.

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

4. Petoukhov S.V. Dyadic groups, dyadic trees and symmetries in long nucleotide sequences. http://arxiv.org/ abs/1204.6247 (from 27.05.2012).

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЭВОЛЮЦИИ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ МИГРАЦИИ ЭНЕРГИИ И ПЕРНОСА ЗАРЯДОВ В ФОТОСИНТЕЗЕ Application of the Differential evolution methods for the energy migration and the charge transfer modeling in Photosynthesis Пищальников Р.Ю.

Научный Центр Волновых Исследований Института Общей Физики им. А.М. Прохорова РАН, 119991, Москва, ул. Вавилова, 38;

  Тел.: +7(499)503-87-75;

факс: +7(499)135-82-34;

 e-mail: rpishchal@kapella.gpi.ru Методы многопараметрической математической оптимизации [1] использовались для моделирования экспериментов зондирования-накачки, выполненных на образцах реакционного центра фотосистемы 2 высших растений [2], а также для описания моду ляций эволюции состояний с разделёнными зарядами в реакционных центрах пурпур ных бактерий [3]. Предварительное тестирование и настройка алгоритма на модельных экспериментальных данных доказало высокую эффективность использования данного типа оптимизаций для решения задач нелинейной оптики. Вычислительные программы были успешно распараллелены и адаптированы для работы на суперкомпьтерах кластер ного типа.

1. Storn R. and Price K. / Journal of Global Optimization, 1997, 11, 341- 2. Pishchainikov R. Y., Muller Marc G., and Holzwarth Alfred G. / PHOTOSYNTHESIS. ENERGY FROM THE SUN: 14th International Congress on Photosynthesis 2007, Allen John F., Gantt Elisabeth, Golbeck John H., and Osmond Barry, eds. 2008, 163- 3. Pishchalnikov R. Yu., Pershin S.M., Bunkin A.F. / Physics of Wave Phenomena 2012, 20(3) (принята в печать) 78 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ЦЕРИЯ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ АРГОНОВОЙ ПЛАЗМЫ Study of protective effect of ceria nanoparticles, synthesized by citrate method, under the exposed to low-temperature argon plasma Попов А.Л.1,2, Селезнева И.И.1,Татарникова О.Ю. 1 Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, 142290, Пущино, Институтская, Пущинский государственный естественно - научный институт, 142290, Пущино, Проспект науки, Филиал Московского государственного университета в г. Пущино, 142290, Пущино, мик-н “В”, д. 20А Тел: 8(4967)733149, e-mail: toshka_bf@mail.ru Одним из перспективных подходов к решению проблемы фармакологической за щиты организма от окислительного стресса в настоящее время является использова ние уникальных характеристик наноразмерных частиц и их способности к проникнове нию в клетки и ткани. Диоксид церия при размере частиц 1-100 нм проявляет уникаль ные окислительно-восстановительные свойства, обусловленные кислородной нестехио метрией. Для исследования антиоксидантного воздействия наночастиц диоксида церия (НДЦ) нами была использована комплексная модель окислительного стресса, вызывае мого действием на клетки млекопитающих потока свободных радикалов, активных форм кислорода и азота, создаваемого СВЧ генератором низкотемпературной аргоновой плаз мы MicroPlaSter (AD’TEK Plasma Technology Co.Ltd).

Водные золи наночастиц CeO2, стабилизированных цитрат-ионами, были синтезиро ваны методами «мягкой химии» в ИОНХ им. Курнакова (Иванов В.К.). Размер наночастиц CeO2 согласно данным динамического светорассеяния составил 6 нм. Исследование анти оксидантного воздействия НДЦ проводили с использованием фибробластов линии NCTC L929, культивируемых в среде ДМЕМ/F12 с добавлением 5% эмбриональной телячьей сы воротки. Клетки высевали в чашки Петри с плотностью 25 тыс/см2. После 6 часов культи вирования среда заменялась на культуральную среду, содержащую НДЦ в концентраци ях 10-5,10-7,10-9М. Через 14 часов культивирования проводилось облучение НТАП в тече ние 5 минут на расстоянии 2 см, после чего среда в лунках заменялась на свежую и клетки культивировали еще сутки, после чего определяли их жизнеспособность с использовани ем МТТ-теста и окраски флуоресцентными красителями- SYTO 9 и PI.

При данном режиме облучения НТАП гибель клеток в контроле составляет 41%, вве дение наночастиц диоксида церия в концентрациях 10-5,10-7,10-9 М приводит к увеличе нию количества жизнеспособных клеток до 99, 84 и 83% соответственно. Таким образом, водные золи наночастиц CeO2, стабилизированных цитрат-ионами, оказывают зависимое от дозы защитное действие в условиях окислительного стресса, вызываемого воздействи ем низкотемпературной аргоновой плазмы.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОДНОФОТОННОЙ ЭМИССИОННОЙ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДОСТАВКИ ГЕНОВ ПРИ ПОМОЩИ НАНОЧАСТИЦ И ДИАГНОСТИКИ ОПУХОЛЕЙ Single-photon emission computed tomography for estimation of efficacy of nanoparticle gene delivery and tumor diagnostics Розенкранц А.А.1,2, Дурыманов М.О.1,2, Сластникова Т.А.1,2, Кузьмич А.И.3, Свердлов Е.Д.3,4, Соболев А.С.1, 1 Лаборатория молекулярной генетики внутриклеточного транспорта, ИБГ РАН, 119334, Москва, ул. Вавилова, 32;

Кафедра биофизики, биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова, 119991, Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12;

Отдел геномики и постгеномных технологий, ИБХ РАН, 117997, Москва, ГСП-7, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10;

Группа онкогеномики, ИМГ РАН, 123182 Москва, площадь академика Курчатова, д. 2.

Тел.: +7(499)135-99-02, +7(495)932-1195;

факс: +7(499)135-41-05;

e-mail: aar@igb.ac.ru Однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) представляет собой мощный метод исследования распределения веществ в живом организме. В настоящее время созданы приборы, позволяющие получать 3D-изображения изучаемых объектов с разрешением 1 мм и менее (до 0,35 мм), что делает возможным использование ОФЭКТ для мелких лабораторных животных при разработке новых методов диагностики и лечения.

Мы создали новые полиплексные наночастицы, представляющие собой комплек сы поликатионного блок-сополимера и ДНК, несущей ген натрий-иодного симпортера (НИС) – белка, специфически переносящего ион иодида внутрь клетки. Этот ген, будучи внедренным в клетки определенного типа (например, опухолевые), позволяет идентифи цировать эти клетки в живом организме. В качестве блок-сополимера мы использовали графт-сополимер линейного полиэтиленимина с коротким полиэтиленгликолем, к кото рому был присоединен синтетический лиганд с высокой специфичностью для меланокор тиновых рецепторов первого типа (МКР1). МКР1 сверх-экспрессированы на клетках боль шинства меланом человека и могут быть использованы в качестве маркера этого онко логического заболевания. Используя 123I и клетки, трансформированные геном НИС, мы определили кинетику накопления этого изотопа в экспериментальной меланоме, приви той мышам, при помощи ОФЭКТ на приборе U-SPECT-II/CT (Milabs, Нидерланды). Содер жание 123I в опухоли достигало плато через час после внутривенного введения изотопа и оставалось неизменным на протяжении не менее 2,5 часов после этого. Перхлорат на трия, специфический ингибитор НИС, предотвращал накопление иода в опухоли и дру гих органах, экспрессирующих НИС – щитовидной и слюнных железах, желудке. Внутри венное введение полиплексных наночастиц мышам-опухоленосителям за 24 до введе ния радиоактивного изотопа приводило к экспрессии НИС, детектируемой ОФЭКТ в опу холях размером 50 – 200 мм3. Уровень накопления иода в опухолях мышей после введе ния полиплексных наночастиц и 123I в три раза превышал уровень сигнала в опухолях жи вотных, которым вводили только радиоактивный иод. Проведенные исследования пока зывают перспективность использования специфических к определенным рецепторам по липлексных наночастиц, несущих ген НИС, для диагностики злокачественных новообра зований при помощи ОФЭКТ.

80 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ХАРАКТЕРИСТИКА НАНОЧАСТИЦ МАГНЕТИТА ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ В ЛАЗЕРНОЙ ТЕРАПИИ ПОВРЕЖДЕНИЙ ХРЯЩЕВОЙ ТКАНИ Characterization of magnetite nanoparticles suitable for laser therapy of cartilage injuries Роман С.Г.1, Сошникова Ю.М.2, Чеботарёва Н.А.1, Омельченко А.И.3, Соболь Э.Н. 1 Институт биохимии им. А.Н. Баха РАН, 119071, г. Москва, Ленинский проспект, д. 33, стр. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, химический факультет, 119991, г. Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН, 142190, г. Троицк, ул. Пионерская, д. Тел.: + 7 (495) 952-25-47;

факс: + 7 (495) 954-27-32;

e-mail: svetabaj@gmail.com Использование магнитных наночастиц (НЧ) открывает перспективы для увеличения эффективности лечения повреждений хрящевой ткани. Очень плотная, лишённая кро веносных сосудов, ткань хряща представляет естественный барьер для проникновения сторонних частиц, в том числе лекарственных соединений. Однако для магнитных НЧ проницаемость хрящевой ткани может быть повышена в связи с возможностью магнито лазерного управления транспортом этих частиц вглубь ткани и, как следствие, возможно стью их направленной локализации в области дефекта хряща [1]. Было показано, что не разрушающее лазерное воздействие ведёт к регенерации повреждённой хрящевой ткани [2]. Введение в хрящ поглощающих лазерное излучение частиц обеспечивает локальность воздействия и позволяет сделать процедуру облучения малоинвазивной. Относительно легко синтезируемыми и, главное, безопасными для организма человека магнитными НЧ, поглощающими лазерное излучение, являются частицы магнетита, Fe3O4. Однако получе ние стабильной водной дисперсии этих частиц в достаточной концентрации осложняется их агломерацией. Для получения раствора индивидуальных магнитных НЧ, а не их агло мератов, эффективным методом считается покрытие НЧ слоем немагнитного материала.

Для возможности использования НЧ Fe3O4 в лазерной терапии хрящевой ткани оболоч ка НЧ должна быть устойчива к лазерному воздействию и не производить токсичных сое динений при лазерном нагреве. В настоящей работе для создания стабилизирующей обо лочки был использован крахмал. НЧ были синтезированы путём химического соосажде ния щёлочью в водном растворе солей Fe2+ и Fe3+. В одном случае крахмал добавляли на стадии синтеза частиц Fe3O4, в другом - после осаждения и последующего отделения фрак ции мелких частиц. Стабилизацию НЧ молекулами крахмала проводили при повышенной температуре или при лазерном нагреве раствора смеси. Частицы Fe3O4 были охарактери зованы методами динамического светорассеяния и аналитического ультрацентрифугиро вания. В зависимости от условий синтеза были получены частицы, минимальный средний размер которых составлял 30 нм, стабильные при повышении температуры до 70 °С. Таким образом, полученные НЧ магнетита, стабилизированные крахмалом, могут быть исполь зованы при лечебном лазерном воздействии на хрящевые ткани.

1. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 11-02-92614-КО_а) и ГК П1356.

2. Омельченко А.И., Соболь Э.Н. / Перспективные материалы, 2010. Вып.8. С.125-128.

3. Sobol E.N., Milner T.E., et al. / Laser Phys. Lett., 2007. Т.4. С.488-502.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХОЛЕСТЕРИНА НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСА НАНОАЛМАЗЫ-ФЕРМЕНТЫ Cholesterol detection system based on nanodiamonds-enzymes complex Ронжин Н.О.1, Пузырь А.П.1, Барон А.В.1,2, Бондарь В.С.1, 1 – Институт биофизики СО РАН, Красноярск, 660036, Академгородок, 50, стр. – Сибирский федеральный университет, 660041, Красноярск, пр. Свободный, Тел.: +7(391)249-42-40;

факс: +7(391)243-34-00;

e-mail: roniol@mail.ru Одной из актуальных задач современной нанобиотехнологии является разработка новых эффективных средств индикации физиологически важных веществ в биологиче ских жидкостях (включая системы многоразового использования). Физико-химические свойства модифицированных наноалмазов (МНА) взрывного синтеза [1-3] позволяют про гнозировать перспективность их применения для создания систем биохимической диа гностики [4].

Демонстрируется возможность применения МНА в конструировании диагностиче ских тест-систем многоразового действия на примере создания системы определения хо лестерина.

В работе использованы МНА, образующие свободнодисперсные системы, имею щие размеры кластеров d50 = 49.6 нм и полученные по изложенной ранее технологии [5].

Для экспериментов применяли гидрозоль с концентрацией МНА 10.0 г/л.

Систему определения холестерина получали посредством одновременной кова лентной иммобилизации 3-х ферментов (холестеринэстераза, холестериноксидаза и пе роксидаза) на поверхность наночастиц, предварительно функционализированную бен зохиноном.

Активность полученного комплекса МНА-ферменты оценивали реакцией окисли тельного азосочетания (Н2О2 – 4-аминоантипирин – фенол), сопровождающейся образо ванием окрашенного продукта реакции (хинонимин), который определяли спектрофото метрически при длине волны 506 нм.

Установлено, что ферменты, ковалентно иммобилизованные на частицах МНА, прояв ляют свою активность и катализируют цепь последовательных биохимических реакций.

Показано, что сконструированная тест-система МНА-ферменты функционирует в деиони зованной воде, различных буферных системах, широком интервале температур и pH.

Установлено, что тест-система обеспечивает линейный выход продукта в диапазоне низких концентраций холестерина, что является важным показателем для ее практиче ского применения.

Продемонстрирована возможность многократного использования тест-системы для определения холестерина in vitro. Показано, что полученная система проявляет свою функциональную активность в течение двух месяцев хранения при температуре +4oС.

Работа поддержана Президиумом РАН (программа №24, проект №57 (3.6.3.)).

1. Bondar V.S., Puzyr A.P. / Phys. Solid State, 2004. V.46. P.716-719.

2. Puzyr A.P., Bondar V.S. et al. / NATO Sci. Ser. II Math. Phys. Chem., 2005. V.192. P.261-270.

3. Gibson N., Shenderova O. et. al. / Diam. Relat. Mater., 2009. V.18. P.620-626.


4. Puzyr A.P., Baron A.V. et al. / Diam. Relat. Mater., 2007. V.6. P.2124-2128.

5. Пузырь А.П., Бондарь В.С. / Патент РФ №2252192, Опубл. 20.05.2005 Бюл. №14.

82 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ И ХЕМИЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ АНТИОКСИДАНТНЫХ СВОЙСТВ ПЛАЗМЫ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА Electrochemical and chemiluminescence methods of estimation of blood plasma antioxidant properties Сажина Н.Н.1, Теселкин Ю.О. 1 Институт биохимической физики им. Н.М.Эмануэля РАН, 119334, Москва, ул. Косыгина, 4.

Тел.: +7(495)939-74-18;

факс: +7(499)137-01-41;

e-mail: Natnik48s@yandex.ru ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздравсоцразвития России, 117869, Москва, ул. Островитянова, 1. Тел.: +7(495)434-81-92;

e-mail: teselkin-box@mail.ru Изучение антиоксидантных свойств плазмы крови человека является важной задачей для медико-биологических исследований, поскольку они определяют «антиоксидантный статус» человека, т.е. защитную систему организма для борьбы с окислительным стрессом.

Плазма крови является сложной субстанцией для исследований, и под суммарной антиок сидантной активностью (АОА) понимается интегральная величина, характеризующая по тенциальную возможность антиоксидантного действия всех компонентов плазмы с уче том синергизма и антагонизма их кооперативного действия.

Два электрохимических метода: вольтамперометрический и амперометрический ис пользовались для определения суммарной АОА плазмы крови 30 пациентов обычной поликлиники разного возраста, пола и патологии параллельно с измерением в ней сум марного содержания антиоксидантов. В первом методе [1] в качестве модельной реак ции используется процесс электровосстановления кислорода на ртутно-пленочном элек троде, идущий по механизму, аналогичному восстановлению кислорода в живых клетках, а за критерий АОА принимается параметр, отражающий концентрацию кислорода и его активных радикалов, прореагировавших с антиоксидантами (АО) за единицу времени.

Второй метод [2] позволяет определить в пробах плазмы крови суммарное содержание фенольных АО. Оба эти метода оперативны и просты в исполнении. Анализ результатов измерений, полученных в работе, свидетельствуют о том, что в плазме крови большинства пациентов присутствует достаточное количество фенольных соединений, которые опре деляют доминирующие процессы взаимодействия компонентов плазмы крови с кислоро дом и его радикалами и характер полученных вольтамперограмм. Разброс значений АОА плазмы крови пациентов составил 3-4 раза, что свидетельствует об их различном «ан тиоксидантном статусе». Коэффициент корреляции между результатами, полученными при использовании указанных методов, составил r=0,8141.

В хемилюминесцентном методе измерения АОА плазмы крови использовалась схема окисления системы «гемоглобин - пероксид водорода - люминол» [3]. Отличительной осо бенностью этой системы от других окислительных систем является то, что образующиеся в ней радикалы могут инициировать свободнорадикальные реакции in vivo. Для реализа ции данного метода был использован прибор «Lum-5773». За критерий АОА плазмы крови принималось значение тангенса угла наклона прямой, описывающей зависимость латент ного периода действия ингибитора хемилюминесценции от его концентрации.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» НОВЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ЭНДОГЕННОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ПРИ ОЖОГОВОЙ ТРАВМЕ A new method for testing of endogenous intoxication degree in burn injury Санина О.А., Яхно Т.А., Санин А.Г.

Учреждение Российской академии наук Институт прикладной физики РАН, 603950, г. Нижний Новгород, ГСП-120, ул. Ульянова, д.46;

Тел.: +7(831)4169594;

факс: +7 (831)4363792;

e-mail: olsanina@gmail.com Разработан новый способ определения тяжести состояния больных и степени инток сикации при термической травме. Одним из важных звеньев развития синдрома эндоген ной интоксикации (ЭИ), по нашему мнению, является снижение агрегативной устойчиво сти биожидкостей.

Исследователями было показано, что развитие любого патологического процесса в организме сопровождается изменениями конформации молекул альбумина [1]. Кроме того, методом лазерной корреляционной спектроскопии установлено, что развитие раз нообразных патологических процессов в организме отражается на характере комплексо образования компонентов сыворотки крови [2].

Предлагаемый метод основан на регистрации динамики структуризации капли био жидкости в процессе высыхания на поверхности кварцевого сенсора. Регистрируется электрическая проводимость сенсора, нагруженного каплей. Сигнал автоматически пере считывается в условные единицы, эквивалентные акустомеханическому импедансу (АМИ) капли, и результат динамики отражается на экране в виде кривой. Форма кривой АМИ является паспортной характеристикой жидкости [3]. Исходные физико-химические пара метры жидкости влияют на динамику таких процессов как коацервация, преципитация, седиментация, гелеобразование и кристаллизация. В результате изменяются физические свойства капли.

Объектом исследования служила сыворотка крови и моча больных ожоговой трав мой с синдромом ЭИ и доноров. Всего было исследовано 74 человека, из них 17 - боль ные, находившиеся на лечении в ожоговом отделении ФГУ «ННИИТО» г. Нижнего Новго рода;

57 - контрольная группа.

Показано, что максимальное отклонение показателей плазмы крови и мочи больных от соответствующих показателей доноров, отмечается в ранние сроки после травмы (6– суток). В процессе лечения данный показатель приближается к норме (донорам). При этом в сыворотке крови и моче эти изменения однонаправленны.

Сочетание информативности и экспрессности предлагаемого метода позволяет ис пользовать его показатели в клинической экспресс -диагностике, а также в оценке эффек тивности лечебных мероприятий.

1. Грызунов Ю.А., Добрецов Г.Е Альбумин сыворотки крови в клинической медицине. М.: ГЭОТАР, 1998. 440 c.

2. Биленко А.А. Диагностические возможности лазерной корреляционной спектроскопии в клинической медици не // Вестн. проблем биологии и медицины. 1997. № 30. С. 20–32.

3. Яхно  Т.А., Яхно   В.Г., Санин   А.Г., Пелюшенко  А.С., Шапошникова  О.Б., Чернов  А.С.

Феномен высыхающей капли и возможности его практического использования // Нелинейный мир. 2007. № 1–2. С. 47–54.

84 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ КОМПЛЕКС ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ РЕГИСТРАЦИИ И АНАЛИЗА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ БИООБЪЕКТА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РАЗЛИЧНЫХ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ Program package for registration and analysis of biological objects functional condition under the effect of various external factors Синельникова И.А., Голубев А.В., Егорова К.В., Леонова И.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 представлен разработанный комплекс программных средств регистрации магнитоэнцефалографических (МЭГ) сигналов с помощью многоканальной измеритель ной системы на основе сверхпроводящих квантовых интерферометрических датчиков (СКВИД-системы), их последующей математической обработки и анализа, который пре доставляет исследователю гибкий инструментарий для выявления закономерностей и наиболее информативных показателей, отражающих изменения функционирования цен тральной и вегетативной нервной системы, в результате воздействия внешних факторов В представленный комплекс входит система управления процессом регистрации обе спечивающая: предварительное конфигурирование, настройку и синхронизацию рабо ты СКВИД-системы и внешних устройств;

установку параметров регистрации, регистра цию данных, управление внешними устройствами (таймер, видеокомплекс и пр.) через ка налы платы ввода/вывода NI-DAQ серии E;

просмотр результатов измерения;

сохранение данных на жёсткий диск в формате, пригодном для их последующего анализа. Входящий в комплекс пакет программ для обработки и анализа сверхслабых сигналов МЭГ позволя ет осуществить: преобразование формата данных;

очистку зарегистрированного сигнала от шумов и выделение полезного сигнала;

узкополосную фильтрацию;

расчет спектраль ной мощности отрезков зарегистрированной МЭГ в частотных диапазонах естественных ритмов и представление динамики мощности каждого из ритмов;

корреляционный ана лиз МЭГ, полученных с разных каналов, а так же отдельных ритмов МЭГ и прочих физи ологических динамических характеристик;

временную локализацию пиков;

графическое представление вычисляемых параметров.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЗОЛОТЫХ НАНОЧАСТИЦ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ И СВЧ-ГИПЕРТЕРМИИ Comparison study of the efficacy of applying the gold nanoparticles for laser and microwave hyperthermia Сироткина М.А.1,2, Елагин В.В.1,2, Макарова А.А.1, Субочев П.В.3, Стриковский А.В.3, Загайнова Е.В.1, 1 Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, 603950 г. Нижний Новгород, пр-т Гагарина, Нижегородская государственная медицинская академия, 603005 г. Нижний Новгород, пл. Минина и Пожарского, 10/ Институт прикладной физики РАН, 603950 г. Нижний Новгород, ул. Ульянова, Тел.: +7(831) 465-41-13 e-mail: sirotkina_m@mail.ru Контролируемое температурное воздействие на опухоль, или гипертермия, признано одним из наиболее перспективных методов терапии опухолей. Это связано с высокой тер мочувствительностью опухолевых клеток по сравнению с нормальными. Развитие мето да гипертермии в настоящее время имеет два направления: разработка оптимальных ле чебных программ для каждого вида опухоли и повышение градиента температуры меж ду опухолью и здоровыми тканями, за счет применения термосенсибилизаторов, среди которых особое место отводится золотым наночастицам (ЗНЧ). ЗНЧ способны накапли ваться в опухоли и хорошо конвертируют световую энергию в тепловую. Обладают высо кой электро- и теплопроводностью. Цель работы: сравнить эффективность от использо вания золотых наночастиц для лечения экспериментальных опухолей методами лазерной и СВЧ-гипертермии. Исследование выполнено на самках мышей линии СВА с трансплан тированной подкожно опухолевой моделью мышей рак шейки матки (РШМ-5).


Золотые наночастицы (концентрация в растворе 110 мкг/мл) вводили животным вну тривенно. Накопление ЗНЧ в опухоли контролировали неинвазивным методом оптиче ской когерентной томографии (ОКТ). Лазерную и СВЧ-гипертермию проводили в пери од максимального накопления ЗНЧ в опухоли. Лазерную гипертермию выполняли одно кратно в следующем режиме: длина волны 810 нм, выходная мощность 1,2 Вт температура 44-45°С, длительность воздействия 20 минут. Температуру опухоли контролировали с по верхности ИК-термографом, а в глубине методом термоакустометрии. СВЧ-гипертермию проводили на установке для контролируемой СВЧ-термодеструкции КСТД-1, разработан ной в ИПФ РАН (Нижний Новгород). Применяли два режима: 150 Дж однократное воздей ствие и 50 Дж трехкратное воздействие. Температуру контролировали с поверхности ИК термографом. Эффективность методов оценивали по критерию торможения роста опу холи (ТРО,%). Получили, что ЗНЧ являются хорошими термосенсибилизаторами при ла зерной гипертермии, быстро повышают поверхностную температуру опухоли до нужных значений, разогревают опухолевую ткань изнутри. ЗНЧ также делают лазерное воздей ствие более локальным, позволяют снизить подаваемую мощность, существенно повыша ют противоопухолевый эффект лазерной гипертермии. При СВЧ гипертермии ЗНЧ не вли яют на нагрев опухоли в целом. Коэффициент ТРО опухоли с ЗНЧ сопоставим с коэффици ентом ТРО опухоли без наночастиц.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки (ГК 02.740.11.0713, 11.G.34.31.0017).

86 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ КОМПЛЕКСНЫЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ СТРУКТУРЫ БЕЛКОВ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ Integrated approach to investigation of protein structure, based on electron microscopy Соколова О.С.

Биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, 199991, Ленинские Горы, д.1., стр.12, e-mail: sokolova@mail.bio.msu.ru Знание атомной структуры белковой молекулы позволяет интерпретировать функ циональные изменения в молекуле в процессе ее активации и ингибирования. Для изу чения структур белков, до настоящего времени не подвергшихся кристаллизации, пер спективными являются комплексные методы, совмещающие структурные эксперименты с компьютерным молекулярным моделированием. При отсутствии кристаллических структур, моделирование может проводиться на основе выравнивания гомологичных аминокислотных последовательностей. В данном исследовании моделирование по гомо логии проводилось для получения ряда структур мембранных и цитоплазматических до менов ионных каналов, а также глобулярных АСБ. Известно, что каналы эукариот доста точно гомологичны бактериальным каналам, для которых кристаллизация осуществлена более успешно (Doyle et al, 1998;

Kuo et al, 2003).

На современном уровне развития протеомики становится все более важным не толь ко определение структуры и функции отдельных белков, но и оценка активности различ ных мутантов. В частности, мутации в генах, связанных с функционированием потенциал зависимых ионных каналов, являются причиной тяжелых наследственных заболеваний.

Полученные нами с использованием комплексного подхода модели четвертичных струк тур мутантных ионных каналов Kv1, Kv2, Kv10 позволили изучить взаимное расположение и специфические взаимодействия цитоплазматических доменов этих каналов, и их роль в регуляции активности. В частности, сравнение структурных данных с результатами элек трофизиологических экспериментов позволило сделать вывод о возможном влиянии цитоплазматических доменов на активацию/инактивацию каналов.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» СПИНТРОНИКА НУКЛЕОТИДОВ И РЕАКЦИИ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ Spintronics of nucleotides and polymerization reactions Стефанов В. Е., Тулуб А. А.

Санкт-Петербургский государственный университет, Университетская наб., 7-9, 199034, Санкт-Петербург Тел.: +7(812)3282182;

e-mail: vastef@mail.ru;

Одно из новейших научных направлений спинтроника, исследует наноструктуры, в которых решающую роль играют спиновые взаимодействия. С этих позиций мы ра нее рассмотрели процессы, протекающие с участием нуклеотидов [1]. Показанная нами [2] возможность существования быстрого, по сравнению с гидролитическим, ион радикального механизма распада нуклеотидов ставит вопрос о связи сверхбыстрых про цессов в биологии со спинтроникой нуклеотидов и свойствами катиона Mg, инициирую щего многие реакции полимеризации с участием нуклеотидов.

Методом Молекулярной Динамики мы изучили ион-радикальнаую полимеризацию (триплетные (Т) и синглетные (S) состояния) адениновых мононуклеотидов при взаимо действии с Mg2+(Н2О)2-АТФ4- комплексом. Показано, что она возможна только при перехо де Mg2+(Н2О)2-АТФ4- комплекса в Т состояние (франк-кондоновское или фемтосекундное лазерное возбуждение), которое в присутствии ДНК-полимеразы реализуется естествен ным образом в «темновом» режиме при взаимодействии Mg с двумя Asp остатками. Ион радикальная реакция возможна только по НО-С3’ группе рибозы и не возможна по НО-С2’ группе. Полимеризация связана с отщеплением атома водорода НО-С3’ группы и его пере ходом на гидроксил радикал •ОН, появляющийся при распаде АТФ, с образованием воды.

Дальнейший ход реакции обязан взаимодействию двух ион-радикалов •АМФ. Ей препят ствует рекомбинация •ОН и •АМФ, которая подавляется появлением неспаренных спинов на обоих радикалах (радикальная пара в Т состоянии) в случае близости к НО-С3’ группе рибозы и не подавляется в случае близости к НО-С2’ группе.

Радикальный механизм возможен лишь при переходе Mg в Т-состояние. По данным РСА в активном центре полимеразы Mg связан с двумя остатками Asp. В отсутствие АТФ подсистема {Mg-(Asp)2} осциллирует между Т и S состояниями, различающимися всего на 0.003 ккал/моль. При взаимодействии с АТФ реализуется более выгодное Т-состояние (Т-S = 1.8 ккал/моль). Далее, очевидно, работает рассмотренная выше схема радикаль ной полимеризации. Полученные методом КПМД результаты, очевидно, несколько завы шают скорость, в частности из-за неучета в модельной реакции вязкости раствора. Тем не менее, раскрывая природу действия Mg на синтез ДНК/РНК, они приоткрывают за весу тайны нуклеотидного синтеза и распознавания нуклеотидов посредством спино вых эффектов 1. Тулуб А. А., Стефанов В. Е. СПИНТРОНИКА НУКЛЕОТИДОВ: сверхбыстрые реакции в биологии. «НАУКА» СПб, 2010, 106с.

2. Стефанов В.Е, Тулуб А.А./ Доклады РАН 2011,436(5), 702- 88 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ОСНАСТКА К ГРАДИЕНТНОМУ ЯМР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАНСПОРТА ВОДЫ В БИОЛОГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТАХ ПОД ВЛИЯНИЕМ ДАВЛЕНИЯ Equipment to pulse gradient NMR for water transport investigation in biological objects under influence of pressure Суслов М.А., Анисимов А.В.

Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН, 420111, Казань, ул. Лобачевского, 2 а/я Тел: +7(843)2927347, +7(843)2927535;

факс: +7(843)2927347;

e-mail: makscom87@mail.ru Исследования методом ЯМР массопереноса в гетерогенных объектах, в том числе пе реноса воды в животных и растительных объектах, выигрывают в информативности при приложении к образцу внешнего давления, которое является дополнительной движущей силой не химической природы участвующей в массопереносе. Для большинства прижиз ненных исследований на клеточном уровне не требуются давления выше 50 бар и во гла ву угла ставятся возможности дополнительных манипуляций с образцами под давлени ем, например, фиксирование для электронно-микроскопических наблюдений, воздей ствие жидким азотом, воздействие импульсами давления с наложением на статическое давление и др.

В работе приводится описание простого и удобного в использовании комплекса устройств, для создания статического и динамического давления на биологические об разцы непосредственно в измерительной ампуле ЯМР-релаксометра-дифузометра. Стати ческое давление создаётся давлением газа. Для создания импульсного давления исполь зуется эффект светогидравлического удара лазерного импульса.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» УГЛЕВОДОРОДНЫЕ НАНОПОДШИПНИКИ: МОДЕЛИРОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУРНЫХ СВОЙСТВ Hydrocarbon nanobearings: theoretical study of stability and structure properties Тарасов Д.С., Алишева Д.А., Галиева А.Р.

Казанский (Приволжский) федеральный университет, 420008, Казань, ул.Кремлевская, Teл.: +7(904)769-21-96;

e-mail: turkash2010@mail.ru Фундаментальной задачей молекулярной нанотехнологии является создание средств для производства структур с любым расположением атомов, допускаемым законами фи зики. Для реализации данной цели было предложено рассмотрение возможности изго товления огромного количества молекулярно точных структур и сборка больших объек тов данными структурами, то есть массивная параллельная сборка. Конечным результа том развития данного процесса станут молекулярные машины. В связи с этим стабиль ность молекулярных наноподшипников - составных частей таких машин, представляет со бой большой научно-исследовательский интерес.

Нами исследовалась стабильность трех углеводородных подшипников: HCB2x13- (1352 атома), HCB2x17-10 (1992 атома), HCB2x20-13 (2472 атома). Был произведен расчет стабильности в программе (cpmd) Car-Parrinello Molecular Dynamics с функционалом pbe.

Рассчитывались как целые подшипники, так и отдельные их составляющие: муфта и ось, а так же их внешние и внутренние поверхности. Проведенные исследования показали, что подшипник HCB2x13-06 не стабилен, в структуре его оси наблюдаются значительные дефекты, поэтому он не может существовать. У подшипника HCB2x20-13 количество на пряженных связей равно нулю и он наиболее стабилен. Во всех трех случаях максималь ное напряжение и число напряженных связей для муфт меньше, чем для оси. Расположе ние оси в муфте не влияет на максимальное напряжение, расширение или сжатие.

В дальнейшем исследовалась функциональность подшипника HCB2x17-10, имити руя вращение муфты и сдвижение оси относительно муфты по горизонтали и вертикали.

90 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ СОВМЕСТНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЕРВИЧНОЙ СТРУКТУРЫ И ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДНК ПРИ РАСПОЗНАВНИИ ПРОМОТОРНЫХ ОБЛАСТЕЙ В ГЕНОМЕ ESCHERICHIA COLI.

Combined application of nucleotide sequences features and profiles of DNA physical properties in mining of promoter regions in the Escherichia coli genome.

Темлякова Е.А., Джелядин Т.Р., Камзолова С.Г., Сорокин А.А.

Институт биофизики клетки РАН, 142290, г.Пущино, Московской обл., Институтская, 3;

Тел.: +7(4967)73-91-65;

факс: +7(4967) 33-05-09;

e-mail: evgenia.teml@gmail.com В условиях быстрых темпов роста количества расшифрованных последовательностей ДНК, остро встает вопрос о разработке эффективных методов и алгоритмов для их авто матической компьютерной обработки. Важнейшим направлением является поиск регуля торных последовательностей, в том числе промоторов, с которых начинается синтез бел ка. На сегодняшний день, одним из способов их поиска является анализ нуклеотидных по следовательностей в областях, предшествующих кодирующим участкам генов. В данное работе мы использовали отечественное приложение для поиска промоторов PlatProm.

В этой компьютерной программе учитываются следующие промоторные детерминанты:

соответствие -10 и -35 области консенсусным гексонуклеотидам, длина спейсера, нали чие "extended-10" и АТ-богатых последовательностей в up-stream области и частота встре чаемости нуклеотидов вблизи точки старта транскрипции. При учете всех этих элемен тов, для каждого нуклеотида рассчитывался показатель, характеризующий вероятность того, что он является точкой старта транскрипции. Недостатком такого подхода является его локальность - малейшие изменения в последовательности ДНК могут сильно снизить значение этого показателя. Более того, при высокой точности (система находит практиче ски все известные промоторы), алгоритм программы демонстрирует низкую чувствитель ность (большое количество ложных срабатываний).

Ранее нами было показано, что электростатический потенциал кодирующих и про моторных последовательностей имеют существенные различия. Как правило, промотор ные последовательности более электроотрицательны, что вероятно должно играть роль при неспецифическом взаимодействии РНК-полимеразы с геномной ДНК. Электростати ческий потенциал, представляя собой глобальную характеристику последовательности (влияние распространяется более чем на 30 п.о.), что делает его хорошим дополнением к анализу локальных свойств промоторных последовательностей с помощью алгоритмов, подобных PlatProm.

С применением методов проекции на латентные структуры (PLS-DA) и методов добы чи данных, нами были построены три классификационные модели, позволяющие распо знавать и различать промоторы от промоторных "островков", случайно сгенерированных, а также кодирующих и межгенных последовательностей. При совмещении результатов, полученных при использовании приложения PlatProm, и результатов PLS-DA профилей электростатических потенциалов последовательностей, удалось резко повысить чувстви тельность при распознавании промоторов.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» КОМПАКТИЗАЦИЯ ДНК СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ПАВ DNA compaction by photosensitive surfactant Титов Е.В.1, Лысякова Л.А.1, Ломадзе Н.2, Сантер С.2, Касьяненко Н.А. 1 – Санкт-Петербургский государственный университет, 198504, Российская Федерация, Санкт-Петербург, г. Петергоф, ул. Ульяновская, 1;

– Университет Потсдама, D-14476, Федеративная Республика Германия, г. Потсдам, Карл-Либкнехт-штрассе, 24/ Тел.: +7(812)428-43-88;

факс: +7(812)428-72-40;

e-mail: evgenii.v.titov@gmail.com Индуцируемая различными агентами компактизация жёсткой и сильно заряженной молекулы ДНК в растворе, в результате которой происходит сжатие набухшего молеку лярного клубка до наноразмерной частицы, используется в новых технологиях не толь ко для формирования генных векторов, но и для решения иных задач, связанных с созда нием новых устройств и материалов. Катионные поверхностно-активные вещества (ПАВ) могут вызывать компактизацию ДНК при определённых условиях. Особый интерес пред ставляет использование светочувствительного катионного ПАВ, молекулы которого из меняют свою форму и гидрофобность при облучении светом в определённом диапазоне длин волн. При использовании такого соединения открывается возможность осуществле ния управляемой светом компактизации ДНК. В работе использовали высокомолекуляр ную ДНК тимуса телёнка (Sigma);

триметиламмониума бромид, содержащий азобензоль ную группу, (АзоТАБ), — CH3(CH2)3(H4C6N=NC6H4)O(CH2)6N+(CH3)3Br, азобензольная группа которого подвергается обратимой транс-цис фотоизомеризации. Методами абсорбцион ной спектрофотометрии (СФ-56, СФ-2000), кругового дихроизма (Jobin Yvon), атомной си ловой микроскопии (NanoScope III), низкоградиентной вискозиметрии, динамического светорассеяния (Photocor) изучали конформационные переходы ДНК, вызванные её вза имодействием с АзоТАБ. Рассмотрено влияние концентраций компонентов взаимодей ствия, ионной силы раствора, способа приготовления систем на процесс компактизации ДНК. Методом динамического светорассеяния получены результаты, позволяющие оце нить гидродинамический радиус мицелл в 0,005 М NaCl: Rh = 3,5 ± 0,5 нм. Из вискозиме трических исследований следует, что для системы ДНК-ПАВ в 0,005 M NaCl можно выде лить три области концентраций АзоТАБ, соответствующие слабому сжатию молекулярно го клубка в результате связывания ПАВ (область 1), появлению осадка в виде рыхлых хло пьев (область 2) и формированию дискретных компактных структур (область 3) [1]. Рас смотрена возможность обратимости компактизации. Размер и форма образующихся ча стиц проанализированы с помощью атомной силовой микроскопии. Изучена роль облу чения при формировании комплексов ДНК-АзоТАБ.

1. Титов Е.В., Лысякова Л.А. и др. / Вестник СПбГУ, 2011. Сер.4. Вып.4. С.234-242.

92 IV СЪЕЗД БИОФИЗИКОВ РОСИИ ПРОБЛЕМА ЗАПРЕЩЕННЫХ КОНФОРМАЦИЙ В БЕЛКАХ;

-ШПИЛЬКА CH3-ДОМЕНА -СПЕКТРИНА Problem of disallowed conformations in proteins;

-hairpin in CH3-domain of -spectrin И.Ю. ТОРШИН 1, Н.Г. ЕСИПОВА 2, В.Г. ТУМАНЯН 1 – Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Химический факультет, 119992, Москва, Воробьевы горы, 1-73;

– ФГПУ Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, 119991, Москва, ул. Вавилова, 32, e-mail: tuman@eimb.ru Хотя по мере уточнения структур белков методом рентгеноструктурного анализа число аминокислотных остатков в конформациях, соответствующих запрещенным обла стям карты Рамачандрана, существенно уменьшается, в ряде случаев наличие так назы ваемых запрещенных конформаций можно рассматривать как установленный факт. При мером такого феномена является остаток Asn47 SH3-домена -спектрина. Значения дву гранных углов этого остатка находятся в так называемой II’-зоне [(60±30), (-120±30)], что соответствует положению “L1” в -изгибах II’-типа [1]. Между тем, только остаток гли цина может принять эту конформацию без существенных стерических препятствий. Для исследования этого феномена мы применили методы молекулярной механики и молеку лярной динамики, а также биоинформатические подходы. Было обнаружено, что эта об ласть SH3-домена остается стабильной в ходе денатурирующей молекулярной динамики как для всего домена, так и его частей. Стабильность сохраняется, несмотря на стериче ские препятствия также и в аспекте сохранения динамической сетки водородных связей, которая все же может быть разрушена в результате направленных in silico мутаций остатка Arg49. В результате биоинформатического анализа сделан вывод, что Asn47 локализует ся в -изгибе специфического структурного фрагмента, который мы назвали перекручен ной -шпилькой. Мы обнаружили, что фрагменты со сходной конформацией достаточно широко представлены в несводимой подвыборке белковых цепей из банка PDB (1100 из 3000 цепей) и по сравнению с обычными -шпильками характеризуются повышенным со держанием глицина в их -изгибах, отсутствием определенных водородных связей типа остов-остов в их -шпильках и увеличенным значением индекса хиральности. Проана лизированы распределения энергии взаимодействий позволяющих сохранить стабиль ность шпилек при наличии в них запрещенных конформаций.

Работа выполнена при финансовой поддержке Программы Президиума РАН Молеку лярная и клеточная биология.

1. Vega M.C., Martinez J.C., Serrano L. / Protein Sci., 2000. V. 9, P. 2322-2328.

Симпозиум IV «Новые тенденции и методы в биофизике» ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНГИЦИДНЫХ СВОЙСТВ ИОНОВ И НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА IN SILICO И IN VITRO. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СЕРЕБРА С КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКОЙ МЕТОДАМИ КВАНТОВОЙ ХИМИИ In silico and in vitro research of fungicidal activity of silver ions and nanoparticles.

Simulation of interaction of silver with cell wall using quantum chemistry Турченков М.А.

Научно-исследовательский центр "БиоСим", г. Москва, Каширское ш., дом 55, корпус Тел./факс: +7(495) 344-69-43;

e-mail: biosim.rg@gmail.com Бактерицидные и фунгицидные свойства различных форм серебра известны давно, однако точный механизм остается пока неясным [1]. Согласно последним данным, име ется несколько разных каналов воздействия серебра на клетку грибов и бактерий. Пред полагается, что серебро нарушает целостность клеточных оболочек, связывается с се рой, влияет на механизм репликации ДНК. Соединения серебра при выраженной фунги цидной активности относительно безопасны для животных клеток, это наводит на мысль об особенном действии именно на клеточную стенку грибов.



Pages:     | 1 | 2 || 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.