Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 42, № 1 (2025)
СТАТЬИ
Оксигенный фотосинтез: индукция флуоресценции хлорофилла a и регуляция электронного транспорта в тилакоидных мембранах in silico
Аннотация
В работе описана расширенная математическая модель регуляции ключевых стадий переноса электронов в фотосинтетической цепи электронного транспорта (ЦЭТ) и сопряженных с ними процессов транс-тилакоидного переноса протонов и синтеза АТP в хлоропластах. В эту модель включены первичный пластохинон PQA, связанный с фотосистемой 2 (ФС2), и вторичный пластохинон PQB, обменивающийся с молекулами пластохинона, входящими в пул электронных переносчиков между ФС2 и фотосистемой 1 (ФС1). Модель адекватно описывает многофазные немонотонные кривые индукции флуоресценции хлорофилла и кинетики светоиндуцированных редокс-превращений Р700 (фотореакционный центр ФС1), пластохинона, изменений концентрации АТP и рН в люмене (рНin) и в строме (рНout) в зависимости от условий освещения хлоропластов (варьирование интенсивности и спектрального состава света). Результаты моделирования согласуются с экспериментальными данными по многофазным кинетикам превращений Р700 в листьях высших растений и индукции флуоресценции хлорофилла а. Полученные данные обсуждаются в контексте «краткосрочных» механизмов рН-зависимой регуляции электронного транспорта в интактных хлоропластах (нефотохимическое тушение возбуждения в ФС2 и активация реакций цикла Кальвина–Бенсона).
3-19
Взаимодействие альбумина с ангиотензин-I-превращающим ферментом по данным молекулярного моделирования
Аннотация
Сывороточный альбумин человека (HSA) является эндогенным ингибитором ангиотензин-I-превращающего фермента (ACE) – интегрального мембранного белка, катализирующего расщепление декапептида ангиотензина I до октапептида ангиотензина II. Ингибируя ACE, HSA играет одну из ключевых ролей в ренин-ангиотензин-альдостероновой системе (RAAS). Однако о механизме взаимодействия между этими белками известно немного, структура комплекса HSA–ACE экспериментально еще не получена. Цель представленной работы – в эксперименте in silico исследовать взаимодействие HSA с ACE. Методом макромолекулярного докинга получены 10 возможных комплексов HSA–ACE. По количеству стерических и полярных контактов между белками выбран комплекс-лидер, его стабильность была проверена методом молекулярной динамики (МД). Проведен анализ возможного влияния модификаций в молекуле альбумина на его взаимодействие с ACE. Проведен сравнительный анализ структуры полученного нами комплекса HSA–ACE с известной кристаллической структурой комплекса HSA с неонатальным Fc-рецептором (FcRn). Полученные результаты молекулярного моделирования очерчивают направление для дальнейшего изучения механизмов взаимодействия HSA–ACE в экспериментах in vitro. Знание этих механизмов поможет в разработке и совершенствовании фармакотерапии, направленной на модуляцию физиологической активности ACE.
20-30
Моделирование профиля концентраций метаболитов гликолиза в покоящихся скелетных мышцах млекопитающих
Аннотация
Впервые представлена математическая модель гликолиза в скелетных мышцах млекопитающих, в которой стационарные значения концентраций промежуточных метаболитов гликолиза находятся в хорошем соответствии с экспериментальными данными, полученными в покоящихся мышцах. Соответствие между модельными и экспериментальными значениями концентраций метаболитов было достигнуто за счет усиления ингибирующего эффекта ATP на пируваткиназу и значительного уменьшения соотношения концентраций [NAD+]/[NADH] в цитоплазме скелетных мышц. При этом для того, чтобы гликолиз мог обеспечивать скорость производства ATP, необходимую при активации мышечной нагрузки, в модель была введена активация мышечной пируваткиназы фруктозо-1,6-дифосфатом.
31-44
Электростатические потенциалы при адсорбции и фотохимических реакциях пиранина на бислойных липидных мембранах
Аннотация
Изучены адсорбция и фотохимические реакции пиранина на бислойной липидной мембране (БЛМ) с помощью измерения электростатических потенциалов на границе мембраны с водой. Зависимость электростатических потенциалов, возникающих из-за адсорбции пиранина, от его концентрации в растворе описывается теорией Гуи–Чепмена в предположении, что на мембране адсорбируются анионы с тремя заряженными группами. При освещении БЛМ с адсорбированным на ней пиранином существенных изменений граничного потенциала не обнаружено. Значительные изменения потенциала наблюдались, если на БЛМ помимо пиранина были адсорбированы молекулы стириловых красителей di-4-ANEPPS или RH-421. Знак и величина этих изменений соответствуют исчезновению дипольного потенциала, создаваемого молекулами стириловых красителей на БЛМ. Скорость исчезновения потенциала была пропорциональна концентрации пиранина и интенсивности освещения. Исчезновение потенциала может быть вызвано как связыванием протонов, освободившихся из молекулы пиранина, с молекулами красителей с их последующей десорбцией с БЛМ, так и их разрушением. Молекулы пиранина и стириловых красителей могут образовывать комплексы на границе БЛМ. Об этом говорят эксперименты, в которых сумма изменений потенциала, вызванных их адсорбцией по отдельности, значительно отличалась от изменения граничного потенциала при их одновременной адсорбции. Кинетика исчезновения дипольного потенциала БЛМ со стириловыми красителями при возбуждении пиранина оказалась аналогичной наблюдавшейся ранее с другим соединением – 2-метокси-5-нитрофенилсульфатом натрия, освобождающим протоны на границе мембраны при освещении. Это позволяет предположить, что она связана с десорбцией с мембраны молекул красителя, из-за связывания с ними протонов, освободившихся из возбужденных молекул пиранина.
45-52
Подход для анализа внутриклеточных маркеров в фосфатидилсерин-положительных тромбоцитах
Аннотация
Фосфатидилсерин (ФС)-положительные тромбоциты играют важную роль в тромбозе и гемостазе. Они имеют высокую прокоагулянтную активность, способность к везикуляции и могут агрегировать с активированными ФС-отрицательными тромбоцитами. Они обнаруживаются в растущем тромбе in vitro, однако остается ряд загадок, связанных с ними. В частности, внутриклеточная сигнализация и реорганизация цитоскелета в этих тромбоцитах исследованы очень слабо, поскольку они разрушаются при пермеабилизации, необходимой для проникновения антител к внутриклеточным маркерам. В данной работе мы предлагаем подход, который позволяет анализировать внутриклеточные маркеры в индуцированных кальциевым ионофором А23187 ФС-положительных тромбоцитах с помощью проточной цитометрии или конфокальной микроскопии. Мы использовали наиболее мягкую пермеабилизацию фиксированных ФС-положительных тромбоцитов с помощью сапонина и показали, что такая пермеабилизация позволяет в значительной мере сохранить ФС-положительные тромбоциты. Для примера мы проанализировали состояние полимеризованной формы актина в ФС-положительных тромбоцитах и показали, что несмотря на значительную перестройку цитоскелета, происходящую при активации в таких тромбоцитах, актин в них частично представлен в полимеризованной форме.
53-60
Сравнение спонтанной и вызванной активности пирамидных клеток поля CA1 и гранулярных клеток зубчатой извилины гиппокампа при увеличении внеклеточной концентрации калия
Аннотация
В работе исследовано влияние изменения концентрации внеклеточного калия ([К+]о) на спонтанную и индуцированную ступенькой тока залповую (пачечную) активность глутаматергических нейронов гиппокампа мышей. Использован метод регистрации электрической активности пэтч-кламп в конфигурации «целая клетка». Показано, что увеличение [К+]о с 3 до 8.5 мМ (калиевая нагрузка): (1) вызывает появление спонтанной тонической и пейсмейкерной пачечной активности в пирамидных клетках поля СА1 (20 и 10% от общего числа клеток соответственно), но не приводит к появлению пейсмейкерных гранулярных клеток в зубчатой извилине (DG); (2) увеличивает индуцированную током пачечную активность пирамидных клеток поля СА1 и подавляет пачечную активность гранулярных клеток DG при всех значениях силы тока в диапазоне от 10 до 200 пА; (3) вызывает сдвиг вольт-амперных характеристик (I/V) обоих типов клеток вправо, уменьшая потенциал реверсии Erev и увеличивая наклон характеристик I/V (величины входящих токов) нейронов полей СА1 и DG в 2–3 и 4–5 раз соответственно (при потенциалах от –100 до –70 мВ); (4) оказывает противоположное действие на выходящие токи, вызывая достоверное увеличение тока в пирамидных клетках и уменьшение в гранулярных клетках (при потенциалах выше 0 мВ). Входящие и выходящие токи нейронов DG в 4–4.5 раза выше, чем нейронов СА1. Обсуждается возможное участие калий-активируемых и других калий-проводящих каналов в различных реакциях возбудимости глутаматергических нейронов поля СА1 и DG при калиевой нагрузке. Высокая чувствительность пирамидных клеток поля СА1 к калиевой нагрузке в сравнении с гранулярными клетками DG может играть важную роль в гипервозбуждении нейронных сетей при эпилептогенезе.
61-70
Мембранопротекторные свойства липидного экстракта из морской бурой водоросли Sargassum pallidum (Turner) C. Agardh в условиях экспериментального стресса
Аннотация
Исследовано влияние липидного экстракта, выделенного из таллома морской бурой водоросли Sargassum pallidum, и коммерческого препарата сравнения «Омега-3» на биохимические показатели мембран эритроцитов крыс при экспериментальном стрессе (вертикальная фиксация за дорсальную шейную складку на 24 ч). Стрессовое воздействие сопровождалось увеличением диаметра и среднего объема эритроцитов, снижением осмотической резистентности к изменению концентрации NaCl. В мембране эритроцитов отмечалось увеличение уровня холестерина и изменение количественных характеристик фракций фосфолипидов и входящих в их состав жирных кислот, что обусловило появление модифицированных молекулярных фракций фосфолипидов. Проведена коррекция полученных изменений липидным экстрактом S. pallidum и препаратом сравнения «Омега-3». По своей биологической эффективности экстракт саргассума не уступал эталонному препарату «Омега-3», но по способности восстанавливать размерные характеристики эритроцитов, а также соотношению фосфолипидных фракций в мембранах эритроцитов и величин их жирнокислотного состава превосходил таковой. Фармакологический эффект липидного экстракта саргассума, по нашему мнению, обусловлен более широким спектром нейтральных и фосфолипидных фракций, полиненасыщенных жирных кислот семейств n-3 и n-6, что обеспечивает эффективную репарацию мембран эритроцитов. Таллом морской бурой водоросли может использоваться как сырье для получения препаратов со стресс-протекторными и липид-корригирующими свойствами.
71-84