Том 68, № 3 (2023)

Показано, что высвобождение половины нитрозильных лигандов из железо-динитрозильных фрагментов в биядерных динитрозильных комплексах железа с тиолсодержащими лигандами в форме катионов нитрозония (NO⁺) при распаде этих комплексов в кислотных растворах повышается при понижении стабильности этих комплексов и полностью прекращается при повышении концентрации свободных тиолов (не включившихся в биядерные динитрозильные комплексы железа) до уровня, превышающего концентрацию железо-динитрозильных фрагментов в два и более раз. Первый фактор проявляется в том, что менее устойчивые комплексы с меркаптосукцинатом распадаются в кислотной среде при комнатной температуре, тогда как распад более устойчивых комплексов с глутатионом происходит только при прогреве их растворов при 80°С. Прекращение высвобождения катионов NO⁺ из комплексов при повышении уровня свободных тиолов в растворе определяется способностью последних инициировать восстановление катионов NO⁺ до NO.

Исследовано ингибирование активности пероксидазы хрена N-фосфонометил-глицином, действующим веществом самого распространенного в сельскохозяйственной практике в мире гербицида раундапа (глифосата). Показано, что N-фосфонометил-глицин ингибирует активность пероксидазы из корней хрена по конкурентному типу, Ki = 0.1004·мМ. Определена константа Михаэлиса Km = 1.776 мМ и величина концентрации I50 = 0.302 мM. Полученные данные показывают, что N-фосфонометил-глицин способен блокировать работу антиоксидантной системы и в теплокровных организмах может стать причиной накопления свободных радикалов, что является дополнением к имеющимся литературным данным о биологических мишенях, на которые направлено действие раундапа.

Белковые олигомеры являются важными промежуточными звеньями на пути образования амилоидных фибрилл. При амилоидозах, например, болезни Альцгеймера, олигомеры способны оказывать токсическое действие на клетки. В данной работе описаны отличительные особенности олигомеризации мультидоменных мышечных белков - гладкомышечного титина и миозин-связывающего белка С (С-белка) скелетных мышц, состоящих из FnIII-подобных и IgC2-подобных доменов и способных формировать амилоидные аморфные агрегаты in vitro. С-белок в условиях низкой ионной силы (ниже физиологических значений) формировал стабильные олигомеры, не участвующие в дальнейшей агрегации. Титин гладких мышц формировал олигомеры в условиях высокой ионной силы (µ ~ 0.6), которые являлись предшественниками амилоидных аморфных агрегатов этого белка. Полученные результаты расширяют представления о процессе белковой агрегации.

Исследовано влияние хирургического лазера на физико-химические свойства молекул бычьего сывороточного альбумина. После воздействия лазерного излучения увеличивается оптическая плотность белковых растворов, уменьшается интенсивность флуоресценции, на спектре комбинационного рассеяния наблюдается существенное уменьшение интенсивности полосы а-спиралей, коэффициент преломления растворов существенно не изменился. При этом увеличивалась вязкость растворов альбумина, а псевдопластичность уменьшалась. Массовое повреждение полипептидной цепи белка не наблюдалось, напротив, наблюдалась интенсивная агрегация. Таким образом, при действии излучения хирургического лазера в растворе альбумина превалируют процессы частичной денатурации и агрегации, в меньшей степени повреждаются ароматические аминокислотные остатки, при этом не наблюдается фрагментация молекул альбумина.

Задачей исследования является обнаружение низкочастотного (относительно инфракрасного и ультрафиолетового) резонансного поглощения электромагнитного поля сантиметрового диапазона молекулами ДНК на частоте, соответствующей собственной частоте крутильных колебаний спирали нативной ДНК с целью установления связи между длиной ДНК (ее спектром) и типом бактерии. Вместо раствора ДНК стандартно были использованы культуры различных бактерий, содержащих ДНК, для спиралей которых проведен расчет резонансных частот крутильных колебаний. Культуры помещали в пробирки или кювету и подвергали облучению СВЧ-генератора. Проведен теоретический анализ реакции ДНК на внешнее сантиметровое излучение, определены резонансные частоты ДНК трех типов бактерий: E. coli M17, M. avium и Mycobacterium tuberculosis. Обнаружено пиковое поглощение сверхвысокочастотного электромагнитного поля культурами бактерий на частотах, близких к расчетным собственным частотам крутильных колебаний спиралей ДНК данных типов бактерий: 10.271, 10.317 и 10.356 ГГц соответственно.

Последние достижения в области методов высокопроизводительного секвенирования позволили разработать инновационный подход к оценке стабильности и целостности генома. Глубина сигнала покрытия в определенной точке генома может указывать на потерю целостности ДНК в регионе. В данной работе мы превратили ранее разработанную метрику локальной целостности генома, оценивающую равномерность сигнала покрытия, в количественный признак и провели поиск связанных с ним генетических вариантов в геноме льна. Другими словами, мы применили методологию x QTL (т.е. x Quantitiave Trait Loci, где x - обозначение произвольной количественной характеристики, связанной с определенным регионом генома, например, уровень экспрессии генов, степень покрытия рибосомами и т.д.) для выявления геномных регионов, вероятно способствующих потере целостности генома и, возможно, участвующих в поддержании стабильности генома. Анализ, проведённый с использованием данных полногеномного секвенирования 100 образцов льна, позволил идентифицировать гены, вероятно, принимающие участие в поддержании стабильности генома у льна и, возможно, в целом у растений, a также обозначить новые процессы, связанные с данным процессом.

Представлены данные о влиянии диеты, содержащей порошкообразный природный цеолит Мысовского месторождения (ХМАО-Югра), на способность эритроцитов беспородных белых крыс изменять форму в сдвиговом потоке в норме и при гипотермическом воздействии. Для оценки деформируемости эритроцитов использован метод лазерной дифрактометрии, реализованный в усовершенствованном эктацитометре. В качестве сравнения использован хорошо изученный и активно применяющийся в изготовлении лекарств и нутрицевтиков цеолит Холинского месторождения (Забайкальский край). Показано, что гипотермия вызывает значительное повышение индекса деформируемости эритроцитов крыс и повышение липопероксидации по сравнению с показателями контрольных животных. Такие изменения стали результатом макроцитоза, доказанного цитометрически. Употребление в пищу порошка натурального цеолита оказывало антиоксидантные и мембранопротекторные эффекты на опытные группы животных. Упомянутые эффекты заключались в достоверном увеличении индекса деформируемости эритроцитов на фоне снижения процессов перекисного окисления липидов и расширения кривой Прайса-Джонса влево по сравнению с подвергнутыми гипотермии животными, не употреблявшими цеолиты. Полученные результаты демонстрируют общность биологических эффектов природных цеолитов, содержащих клиноптилолит и характеризуют цеолиты Мысовского месторождения как потенциальное сырье для лекарственных препаратов.

Лучевая терапия является одним из основных методов лечения злокачественных новообразований, в том числе рака молочной железы. Однако известно, что она может приводить к увеличению количества опухолевых стволовых клеток, которые резистентны к традиционным противоопухолевым воздействиям и, как полагают, ответственны за развитие рецидивов и метастазов. Поэтому значительный интерес представляет разработка средств элиминации опухолевых стволовых клеток, особенно в комбинации с ионизирующими излучениями. В работе изучены эффекты одиночного и комбинированного действия новых серий узкобороздочных лигандов ДНК - димерных бисбензимидазолов DBA(n) и DBPA(n) (где n - число метиленовых групп между двумя бисбензимидазольными блоками) и γ-излучения на клетки рака молочной железы человека линии MCF-7 in vitro. В частности, выбраны соединения с максимальным цитотоксическим действием и связыванием с клетками, а затем изучено влияние последних на популяцию CD44+CD24-/low опухолевых стволовых клеток и радиационно-индуцированный эпителиально-мезенхимальный переход по критерию экспрессии виментина. Показано увеличение уровня экспрессии этого белка и одновременно относительного количества опухолевых стволовых клеток после одиночного действия γ-излучения в дозе 4 Гр. Соединения DBPA (1,4) в комбинации с облучением блокировали радиационно-индуцированную экспрессию виментина и снижали относительное количество опухолевых стволовых клеток в 1.7 и 4.1 раз по сравнению с облучением (р = 0.041 и р = 0.005) соответственно. При этом происходило уменьшение абсолютного количества опухолевых стволовых клеток в 2.8 и 12.0 раз по сравнению с облучением (р = 0.029 и р = 0.004) соответственно. Напротив, одиночное и комбинированное с γ-излучением действие DBA(5,7) увеличивало уровень экспрессии виментина и эти же соединения при комбинированном применении с облучением увеличивали относительное количество опухолевых стволовых клеток в 3.1 и 3.6 раза (р = 0.006 и р = 0.005) соответственно по сравнению с облучением. Абсолютное количество опухолевых стволовых клеток возрастало при этом в 2.2 и 1.5 раза (p = 0.017 и p = 0.032), соответственно. Полученные данные показывают тесную связь процесса эпителиально-мезенхимального перехода и формирования пула опухолевых стволовых клеток после радиационного воздействия, а также свидетельствуют о перспективности дальнейшего изучения DBPA(1,4) как средств элиминации опухолевых стволовых клеток в условиях in vivo.

Исследовано влияния Y-излучения в дозах 50 Гр и 100 Гр на радиочувствительность клеточных ядер проростков семян мягкой карликовой пшеницы. Определены изменения биохимического состава ядерных фракций проростков облученных семян пшеницы под воздействием гамма-излучения. Под действием ионизирующего излучения в растворимой ядерной фракции наблюдалось повышение общего содержания белка и нуклеиновых кислот, а в ядерной мембране - увеличение содержания ДНК и белка. Обнаружено также падение величины дзета-потенциала изолированных ядер проростков облученных семян в градиенте электростатического поля. Изменения в поверхностном заряде ядер ведут к нарушению их функциональной активности, поскольку поверхностный заряд ядер необходим для нормального функционирования и регулирования ядерно-цитоплазматического транспорта макромолекул. Воздействие излучения вызывает разрушение ионогенных групп молекул ядерной мембраны, в результате чего происходит уменьшение электроотрицательности ядер, что, в свою очередь, влечет за собой изменение функциональной активности ядра. Полученные результаты указывают на прямую зависимость изменений в электроотрицательности и в содержании ядерных фракций от дозы ионизирующего излучения. Можно заключить, что ионизирующее излучение в диапазоне от 50 до 100 Гр оказывает благоприятное воздействие на метаболическую и пролиферативную активность клеток мягкой пшеницы.

Методы автоматического выделения признаков привлекают все большее внимание при решении современных задач обработки изображений. Конфокальные изображения однослойного эпителия развивающегося глаза плодовой мушки дрозофилы представляют собой удобную модельную систему для разработки методов выделения сложных признаков. Целью данной работы было применение метода декартова генетического программирования для выявления границ омматидиев - светочувствительных единиц будущего глаза. Использование декартова генетического программирования для анализа картин экспрессии маркера Fasciclin III показало хорошие результаты. Это дает интересные перспективы для дальнейшего применения этой технологии с целью автоматического анализа изображений, полученных с помощью конфокальной микроскопии.

В обзоре обобщены экспериментальные данные, связанные с изучением возможностей использования нанотехнологий для целей лекарственной терапии злокачественных опухолей.

Латеральный проточный иммуноанализ - это простой, дешевый и быстрый диагностический инструмент для определения болезней по таким аналитам, как антитела, паразиты и другие интересующие биомаркеры. Однако многие его модификации могут определить инфекции лишь качественно. Также типичный латеральный проточный иммуноанализ, основанный на визуальной оценке тест-полоски, страдает от низкой чувствительности в случае легких форм инфекций или их ранних стадий и может вызывать ложноотрицательную интерпретацию результатов. Здесь мы приводим результаты применения квантовых точек из теллурида кадмия, покрытых тиогликолевой кислотой в качестве метки для усиления люминесценции и, таким образом, чувствительности детектирования для диагностики малярии. Химический путь синтеза квантовых точек из теллурида кадмия, покрытых тиогликолевой кислотой, был систематически оптимизирован с помощью анализа оптических свойств квантовых точек. Эти оптимизированные квантовые точки из теллурида кадмия, покрытого тиогликолевой кислотой, были конъюгированы с антималярийными антителами против белка HRP2 из P. falciparum и затем были включены в устройства для латерального проточного иммуноанализа. В дальнейшем был разработан код обработки изображений для количественного подсчета малярийных паразитов как отношения интенсивности контрольной и опытной линий иммуноанализа. Результаты сравнивались с результатами стандартного проточного иммуноанализа, проведенного с использованием коллоидного золота. Было продемонстрировано, что чувствительность обнаружения малярийной инфекции при низких концентрациях малярийного паразита существенно улучшена благодаря усиленной люминесценции контрольной и опытной линий под ультрафиолетовым освещением, вызванной использованием квантовых точек из теллурида кадмия, покрытых тиогликолевой кислотой. Также было показано, что подсчет концентрации паразита на основе обработки изображения может уменьшить вероятность ложноотрицательных результатов при низкой концентрации паразита и помочь в проведении ранней диагностики малярии.