Конформационные аспекты формирования структур остова полипептидных цепей в белках. Связь конформационной стабильности/лабильности с типом β-изгибов

Торшин И.Ю., Филатов И.В., Батяновский А.В., Смирнов К.В., Анашкина А.А., Есипова Н.Г., Туманян В.Г.

Аннотация

Для оценки характера связи между интегральной конформационной стабильностью тетрапептидов и главными типами β-изгибов (также являющихся тетрапептидами) рассчитаны спектр-диаграммы, асимметрия распределения конформационно-стабильных и конформационно-нестабильных тетрапептидов. Показано, что β-изгибы типов I', II и II' состоят из преимущественно конформационно-лабильных пептидов, что согласуется с контекстно-предопределенным характером их структуры. Поскольку, как мы показали ранее, в этом случае конформация навязывается внешними условиями (конкретно, замыканием цикла), превалирование конформационно-лабильных пептидов облегчает формирование структуры за счет внешних факторов. Тип I β-изгиба представляет собой исключение: в нем пептиды с разной конформационной лабильностью распределены достаточно равномерно. Можно предположить, что формирование β-изгиба I-го типа не является контекстно-обусловленным.

Биофизика. 2023;68(1):5-10

Индукция повреждений структуры днк опухолевых клеток полиакрилатом золота

Чигасова А.К., Островская Л.А., Корман Д.Б.

Аннотация

Изучена способность полиакрилата золота (аурумакрила) вызывать изменения в структуре ДНК опухолевых клеток (на примере культуры клеток карциномы молочной железы человека MCF-7). Установлено, что молекулярный механизм действия аурумакрила на опухолевые клетки связан с индукцией однонитевых разрывов и сшивок в молекуле ДНК. Наряду с этим показана способность аурумакрила снижать число спонтанных либо индуцированных облучением двухнитевых разрывов ДНК в опухолевых клетках MCF-7.

Биофизика. 2023;68(1):11-19

Меконовая кислота - возможный нейропротектор: обоснование на экспериментах in vitro и физико-химических свойствах

Козин С.В., Иващенко Л.И., Кравцов А.А., Васильева Л.В., Васильев А.М., Буков Н.Н., Дорохова А.А., Лясота О.М., Беспалов А.В.

Аннотация

Основными представителями гамма-пироновых кислот являются меконовая, коменовая, хелидоновая и койевая кислоты. В отношении коменовой кислоты обнаружен нейропротекторный эффект, а хелидоновая кислота обладает выраженным противовоспалительным действием. В отношении меконовой кислоты нейропротекторное действие не было изучено. Целью настоящей работы было установление нейропротекторного потенциала меконовой кислоты на модели ишемического инсульта in vitro, в том числе и исходя из ее физико-химических свойств. Первичную нейро-глиальную культуру получали из мозжечка семи-восьмисуточных крысят линии Wistar методом механической-диссоциации. Защитное действие меконовой кислоты на культуру нейронов мозжечка изучали на модели глутаматной токсичности и кислородо-глюкозной депривации. Антиоксидантную активность меконовой кислоты изучали квантово-механическими расчетами и экспериментально в модельной системе «цитрат-фосфат-люминол» методом хемилюминесцентного анализа. Хелатирующие свойства меконовой кислоты по отношению к Fe3+ в растворах изучены Job's-методом. Было установлено, что меконовая кислота оказывает защитный эффект на моделях ишемии in vitro. Ее действие приводит к снижению уровня внутриклеточного кальция и восстановлению мембранного потенциала митохондрий в культуре нейронов мозжечка при глутаматном воздействии, и увеличению процента живых клеток при кислородо-глюкозной депривации. Меконовая кислота имеет высокий расчетный антиоксидантный потенциал, подтвержденный экспериментально. При повышении рН среды происходит ступенчатое связывание меконовой кислоты с Fe3+ с образованием комплексов разного соотношения лиганд/металл. При физиологических значениях pH полученный комплекс имеет состав 1:3. Выявленное антиоксидантное, хелатирующее и цитопротекторное действие меконовой кислоты дает основание для дальнейшего изучения возможных нейропротекторных свойств данного соединения в экспериментах in vivo, а полученные в работе данные о ее физико-химических свойствах могут быть полезны для синтеза и изучения новых координационных соединений на основе меконовой кислоты.

Биофизика. 2023;68(1):20-32

Изучение конформации гема и глобина фракционированных эритроцитов крыс с помощью метода спектроскопии комбинационного рассеяния света

Юшков Б.Г., Зуев М.Г., Бриллиант С.А., Васин А.А.

Аннотация

Выявлены конформационные изменения гема и глобина фракционированных эритроцитов крыс с помощью метода спектроскопии комбинационного рассеяния света. Полученные данные показывают, что в крови крыс преобладают (более 80%) нормальные (основные) изоформы гемоглобина, которые выполняют ключевые кислородтранспортную и защитную функции. Однако наличие тяжелых (3%) и легких изоформ (11%), образующихся в результате полимеризации или деградации белка, играет важную роль в организме, поскольку они выполняют дополнительные функции, такие как участие в передаче сигналов и связывание экзогенных лигандов.

Биофизика. 2023;68(1):33-40

Модель диффузии липидов в цитоплазматических мембранах

Мокрушников П.В., Рудяк В.Я.

Аннотация

Представлена аналитическая модель латеральной диффузии липидов в неоднородных нативных цитоплазматических мембранах. Методом Фурье-преобразования решено уравнение диффузии для функции распределения липидов по координатам в периодически-неоднородной мембране, в которой коэффициент диффузии описывается гармонической функцией от координат. Показано, что в мембране существует адвекция-диффузия. Модель объясняет наблюдавшиеся ранее экспериментально различные виды диффузии липидов появлением в мембране в результате структурных переходов периодически расположенных неподвижных белок-липидных доменов, связанных со спектрин-актин-анкириновой сетью. Если эти домены одинаковые, то в экспериментах можно наблюдать супер- и субдиффузию, когда среднеквадратичное смещение липидов нелинейно зависит от времени, а их среднее смещение равно нулю. Дрейфовый снос при адвекции меньше хаотического броуновского перемещения липидов, адвекция в эксперименте не наблюдается. В случае, когда не все мембранные белки, связанные со спектрин-актин-анкириновой сетью, одинаково меняют свою конформацию при взаимодействии с лигандами, в мембране возникают две периодические подрешетки неоднородностей из неподвижных белок-липидных доменов вокруг мембранных белков, связанных с цитоскелетом и вложенных одна в другую. В этом случае в экспериментах может наблюдаться хмелевая диффузия, когда периоды нелинейной диффузии молекул сменяются периодами адвекции-диффузии, при которой среднее смещение молекул не равно нулю. Адвекция носит локальный характер и возникает около отдельных белок-липидных доменов. В работе аналитически получены критерии, при которых в периодически-неоднородной мембране экспериментально наблюдается хмелевая диффузия.

Биофизика. 2023;68(1):41-56

Локальная оптическая томография нервной клетки

Левин Г.Г., Самойленко А.А., Казакова Т.А., Маракуца Т.А., Максимов Г.В.

Аннотация

Представленная модификация метода локальной оптической томографии позволяет исследовать динамические процессы субклеточных структур нативных нервных клеток. Преимущество данного подхода заключается в том, что возможен анализ динамики распределения структур нейрона в интересующей точке или области внутри клетки без проведения полной реконструкции изображения клетки. Доказано, что появляется возможность определения размеров, интересующей области клетки и координат субклеточных структур для дальнейшего исследования их динамики. В данной модификации метод локальной томографии позволяет исследовать как клетки, так и клеточные структуры, так как не требует зондирования всего поля зрения. Локальное зондирование интересующей области при функционировании нервной клетки позволит, во-первых, сократить время регистрации данных для получения локальных томограмм и, во-вторых, исследовать одновременно динамику нескольких областей внутри клетки.

Биофизика. 2023;68(1):57-65

Механизмы регуляции свертывания крови: история исследований и перспективы

Нечипуренко Д.Ю., Пантелеев М.А., Синауридзе Е.И., Троянова К.С., Мегалинский А.Д., Подоплелова Н.А., Шибеко А.М., Баландина А.Н., Кольцова Е.В.

Аннотация

Свертывание крови является