Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 70, № 1 (2025)
Молекулярная биофизика
ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ИОДСОДЕРЖАЩИХ ВОЛОКОН ПОЛИЛАКТИДА
Аннотация
С использованием методологии крейзинга в жидких средах получены биоактивные волокна полилактида, содержащие 6 масс.% иода, и характеризующиеся высокими механическими характеристиками – модулем упругости порядка 3 ГПа и прочностью 125 МПа. Показано, что иод в таких материалах однородно распределен по объему полимера и формирует наночастицы размером 5–15 нм. Обнаружено, что процесс деструкции иодсодержащих волокон полилактида в модельной среде с фосфатно-солевым буфером при 37°С происходит достаточно быстро – за 6 недель значение молекулярной массы полимера снижается практически на порядок до 9.4 кДа, а дисперсность возрастает до 5.5. В условиях in vivo в присутствии иодсодержащих волокон подавляется фаза воспалительной реакции и стимулируется гипертрофия мышечной ткани.
Биофизика. 2025;70(1):5-13
5-13
ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ В РАСТВОРЕ НЕАРОМАТИЧЕСКИХ АМИНОКИСЛОТ ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ
Аннотация
Впервые продемонстрировано, что водные растворы неароматических аминокислот, таких как L-аргинин гидрохлорид, L-лизин гидрохлорид и глицин, могут излучать флуоресценцию и послесвечение при возбуждении УФ-видимым светом при комнатной температуре. Послесвечение люминесценции отличается от обычной флуоресценции слабой интенсивностью и большой длительностью излучения. Наличие кратковременной и долгоживущей флуоресценции у нетрадиционных люминофоров указывает на двойную природу флуоресценции и существование разных по природе возбужденных состояний. Обнаруженная корреляция в форме спектров кратковременной и долгоживущей флуоресценции позволяет предположить, что послесвечение люминесценции соответствует термоактивированной замедленной флуоресценции, возникающей через механизм реконверсии из самого низкого триплетного состояния T1 в самое низкое синглетное состояние S1. Дальнейшие исследования помогут пролить света на понимание биофизики фотоиндуцированных процессов в биологических системах.
Биофизика. 2025;70(1):14-21
14-21
ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ ПАПАИНА С ЧАСТИЦАМИ ХИТОЗАНА И КАРБОКСИМЕТИЛХИТОЗАНА, ПОЛУЧЕННЫМИ В ПРИСУТСТВИИ И В ОТСУТСТВИЕ АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ
Аннотация
Получены частицы среднемолекулярного и высокомолекулярного хитозана и карбоксиметилхитозана без и с добавлением аскорбиновой кислоты. Разработаны методики получения комплексов этих частиц с растительной протеазой папаином. Установлено, что активность комплексов папаина с частицами карбоксиметилхитозана существенно выше по сравнению с его комплексами с частицами хитозана. При этом комплексы с частицами хитозана и карбоксиметилхитозана, полученными с использованием аскорбиновой кислоты, показали более высокие значения протеолитической активности, чем комплексы с частицами полисахаридов, полученные без ее добавления. С помощью молекулярного докинга установлено, что аминокислотные остатки папаина взаимодействуют как с хитозаном, так и с карбоксиметилхитозаном в основном путем образования водородных связей и ван-дер-ваальсовых взаимодействий. Кроме того, молекулы аскорбиновой кислоты и обоих типов полисахаридов взаимодействуют с аминокислотными остатками из активного центра папаина – Cys25 и His159, что, вероятно, способствует повышению активности и стабильности фермента в составе комплексов с частицами хитозана и карбоксиметилхитозана, в том числе за счет того, что аскорбиновая кислота предотвращает окисление тиольной группы папаина, ответственной за акт катализа.
Биофизика. 2025;70(1):22-34
22-34
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИЛИГАНДНЫХ КОМПЛЕКСОВ АСПИРИНА С СЫВОРОТОЧНЫМ АЛЬБУМИНОМ МЕТОДАМИ ДОКИНГА И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ
Аннотация
При исследовании взаимодействий биологически активных соединений с белками и прогнозировании распределения биологически активных соединений внутри организма важно учитывать возможность связывания нескольких молекул препарата с биологической мишенью. В настоящей работе проведено детальное вычислительное моделирование термодинамических характеристик последовательного связывания двух молекул нестероидного анестетика аспирина с обладающими различной афинностью известными центрами связывания лекарств 1–3 в сывороточном альбумине человека. Экспериментальная картина связывания аспирина с альбумином являлась неполной. Докинг аниона аспирина Ас– с альбумином показал, что стабильность комплексов по сайтам посадки изменяется как 1 > 3 > 2. Расчеты связывания методом молекулярной динамики дали уточненную картину, которая не содержит комплексов по центру 3. Свободные энергии связывания ΔGb были рассчитаны расширенным методом линейных энергий взаимодействия с дополнительным учетом вклада энтропии лигандов. Результаты показали, что наиболее выгодный путь образования комплексов состоит в связывании Ас– в первый центр Сюдлова с ΔGb1 = ‒8.2 ккал·моль–1 и далее во второй центр Сюдлова с ΔGb2 = ‒4.5 ккал·моль–1. Рассчитанные значения ΔGb согласуются с экспериментальными данными. Стехиометрия комплексов «альбумин–Ас–» равна 2. Показано существование отрицательного кооперативного эффекта при связывании двух лигандов Ас–. Использованная вычислительная модель и подходы могут применяться в изучении множественного связывания биологически активных соединений, транспортируемых альбумином.
Биофизика. 2025;70(1):35-43
35-43
ВОЗМОЖНОСТЬ ОЦЕНКИ БАКТЕРИЦИДНОГО И ФУНГИЦИДНОГО ЭФФЕКТА ПО ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ БЕЛКОВ И АМИНОКИСЛОТ
Аннотация
При исследовании антимикробного действия различных физических факторов полезен оперативный контроль изменений, происходящих с биологическим объектом. Основными компонентами живых клеток являются белки, поэтому повреждение структуры белков и входящих в их состав аминокислот может быть критичным фактором, ответственным за гибель микроорганизмов. Исследованы ультрафиолетовые спектры поглощения и спектры флуоресценции для альбумина, тирозина и триптофана после действия импульсного излучения горячей плазмы генератора ИР10. Проведено сравнение флуоресценции модельных растворов альбумина, тирозина и триптофана с фунгицидным эффектом водной суспензии микромицетов Aspergillus niger и бактерицидным эффектом E. coli в зависимости от дозы импульсного излучения горячей плазмы искрового разряда. Установлено, что уменьшение выхода флуоресценции коррелирует с фунгицидным эффектом, поэтому измерения флуоресценции белков и аминокислот можно использовать для оперативной оценки возможности повреждения биологических объектов. Бактерицидный эффект оказывается намного сильнее фунгицидного, что свидетельствует о преобладании механизмов, не оказывающих влияния на флуоресценцию.
Биофизика. 2025;70(1):44-50
44-50
ВЛИЯНИЕ МУТАЦИИ Leu43Pro В ГЕНЕ TPM1 НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА СЕРДЕЧНОГО ТРОПОМИОЗИНА
Аннотация
Исследовано влияние мутации Leu43Pro в гене TPM1, кодирующем сердечную изоформу тропомиозина, на структуру и свойства молекулы тропомиозина. Для этого был получен рекомбинантный препарат тропомиозина с аминокислотной заменой L43P в обеих α-цепях двойной суперспирали тропомиозина, т. е. с заменой канонических остатков Leu43 на неканонические остатки Pro, и исследовано влияние этой замены на структурно-функциональные свойства тропомиозина. Методом спектроскопии кругового дихроизма показано, что замена L43P существенно нарушает α-спиральную структуру молекулы тропомиозина. Методом дифференциальной сканирующей калориметрии установлено, что эта аминокислотная замена вызывает серьезные изменения в доменной структуре молекулы тропомиозина, приводя к значительной дестабилизации N-концевой части молекулы. При измерениях вязкости растворов тропомиозина показано, что замена L43P снижает вязкость тропомиозина более чем в 7 раз по сравнению с вязкостью контрольного препарата тропомиозина дикого типа. Методом соосаждения тропомиозина с F-актином установлено, что замена L43P существенно снижает сродство тропомиозина к F-актину. Полученные данные наглядно свидетельствуют о том, что аминокислотная замена L43P в обеих α-цепях двойной спирали молекулы тропомиозина значительно изменяет как структуру молекулы, так и функциональные свойства сердечного тропомиозина.
Биофизика. 2025;70(1):51-58
51-58
Биофизика клетки
РЕГУЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРОННОГО ТРАНСПОРТА В ХЛОРОПЛАСТАХ: ИНДУКЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИСТЬЯХ РАСТЕНИЙ РОДА Cucumis
Аннотация
Описаны результаты исследования электронного транспорта в хлоропластах in situ (листья) двух видов растений рода Cucumis – теневыносливого вида С. sativus (огурец) и светолюбивого вида С. melo (дыня), выращенных в условиях сильного (800–1000 мкмоль фотонов · м−2 · с−1) и умеренного освещения (50–125 мкмоль фотонов · м−2 · с−1). За процессами электронного транспорта следили по сигналу электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) от Р700 + (окисленный реакционный центр фотосистемы 1), по поглощению света (разностный сигнал A870−830 от Р700 + ) и по выходу флуоресценции хлорофилла а. Показано, что растения, выросшие при высокой интенсивности света, характеризуются более быстрыми изменениями редокс-состояния Р700 по сравнению с растениями, выращенными при низкой (умеренной) интенсивности света. Полученные данные обсуждаются в контексте механизмов регуляции электронного транспорта в хлоропластах теневыносливых и светолюбивых видов растений рода Cucumis.
Биофизика. 2025;70(1):59-71
59-71
СТЕХИОМЕТРИЯ ФОРМИРОВАНИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЦИТОХРОМА с С КАРДИОЛИПИНОМ
Аннотация
Исследована стехиометрия взаимодействия цитохрома с с тетраолеоил-кардиолипином или тетрамиристоил-кардиолипином, компонентами цитохром с-фосфолипидных комплексов, играющих одну из главных ролей в апоптотических процессах. Исследование проведено с использованием флуоресцентно-меченого BODIPY фосфатидилхолина. Измеряли тушение флуоресценции зонда BODIPY-PC цитохромом с. Расчеты результатов тушения флуоресценции позволили определить стехиометрию образующихся комплексов цитохрома с с фосфолипидами. Для комплексов тетраолеоил-кардиолипина с цитохромом с стехиометрия составила 25 ± 7, а для комплексов тетрамирестоил-кардиолипина с цитохромом с – 7 ± 2. Полученные результаты могут свидетельствовать о различии в сродстве цитохрома с к насыщенным и ненасыщенным видам кардиолипина, несмотря на одинаковые электростатические характеристики молекул. Можно ожидать, что обнаруженные особенности взаимодействия цитохрома с с кардиолипином в итоге смогут определять интенсивность и направление апоптотических реакций.
Биофизика. 2025;70(1):72-77
72-77
ОБРАЗОВАНИЕ ГЕТЕРОТЕТРАМЕРНЫХ КАЛИЕВЫХ КАНАЛОВ Kv1.1–Kv1.2 В КЛЕТКАХ NEURO-2A: АНАЛИЗ МЕТОДОМ ФЁРСТEРОВСКОГО РЕЗОНАНСНОГО ПЕРЕНОСА ЭНЕРГИИ
Аннотация
Субъединицы потенциал-зависимых калиевых каналов Kv1.1 и Kv1.2 могут формировать в клетках как гомо-, так и гетеротетрамерные каналы, функциональные свойства и локализация которых значительно отличаются. Методом конфокальной микроскопии на основе фёрстеровского резонансного переноса энергии проведено исследование образования Kv1-каналов при совместной экспрессии в клетках нейробластомы мыши Neuro-2а субъединиц Kv1.1(S369T) и Kv1.2(S371T), слитых соответственно с флуоресцентным белком mKate2 и TagCFP и обладающих благодаря мутации усиленным выносом на мембрану. Установлено, что TagCFP-Kv1.1(S369T) и mKate2-Kv1.2(S371T) эффективно формируют гетероканалы, которые локализуются как на мембране, так и в цитоплазме клеток. При отсутствии мутации S369T гетероканалы в мембрану не встраиваются, что указывает на необходимость вспомогательных факторов для переноса нативных гетероканалов в мембрану клеток. Помимо гетероканалов в клетках Neuro-2a формируются и гомотетрамерные каналы, но эффективность образования гетероканалов намного выше.
Биофизика. 2025;70(1):78-85
78-85
СВОЙСТВА ФЛУОРЕСЦЕНТНО-МЕЧЕНОГО КАНАЛА Kv1.2, СОБРАННОГО ИЗ КОНКАТЕМЕРОВ АЛЬФА-СУБЪЕДИНИЦ
Аннотация
α-Субъединицы калиевого потенциал-зависимого канала Kv1.2, функцией которого является регуляция нейронной проводимости в центральной нервной системе, образуют с α-субъединицами родственных Kv1-каналов различные по составу и стехиометрии гетеротетрамеры. Для изучения гетеротетрамерных каналов in vitro проводят конструирование конкатемеров, соединяя последовательно необходимые α-субъединицы. Вопрос о способе конструирования конкатемеров, позволяющем воспроизвести свойства нативных каналов, требует детального изучения. В работе были сконструированы меченые флуоресцентным белком mKate2 конкатемеры (димеры) α-субъединиц Kv1.2 (mKate2-Kv1.2-Kv1.2) и осуществлена их экспрессия в клетках нейробластомы мыши Neuro-2а. Показано, что канал Kv1.2, собранный из этих конкатемеров, по своим свойствам, таким как внутриклеточное распределение, способность встраиваться в плазматическую мембрану, эффективность взаимодействия с пептидным блокатором, а также по электрофизиологическим характеристикам, практически не отличается от канала Kv1.2 на основе мономерных α-субъединиц mKate2-Kv1.2.
Биофизика. 2025;70(1):86-92
86-92
ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ МИССЕНСМУТАЦИИ Met23Leu В ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ СУБЪЕДИНИЦЕ KCNE2 (Mirp1) СЕРДЕЧНОГО КАНАЛА Kv11.1
Аннотация
Проведен функциональный анализ миссенс-мутации c.67A>T (p.Met23Leu) в гене KCNЕ2, кодирующем дополнительную субъединицу калиевого канала Kv11.1. Вариант был выявлен у пациента с асимптомным удлинением интервала QT на электрокардиограмме. Мы искусственно ввели эту замену в плазмиду, содержащую кодирующую последовательность гена KCNE2, и экспрессировали мутантный ген в клетках яичника китайского хомячка вместе с геном канала Kv11.1 дикого типа, чтобы оценить влияние мутации на параметры тока IK1. Мы использовали комплексный подход, включающий изучение интегрального тока IKr с помощью метода локальной фиксации потенциала в конфигурации whole-cell в режиме фиксации потенциала. В результате исследования было показано, что мутация c.67A>T (p.Met23Leu) реализуется по типу “gain of function”, однако плотность тока, переносимого каналами Kv11.1, достоверно снижается. Флуоресцентная микроскопия показала нарушение трафика канала, коэкспрессированного с мутантной субъединицей к поверхности клетки. Для изучения расположения мутантной субъединицы относительно мембраны применено молекулярное моделирование.
Биофизика. 2025;70(1):93-103
93-103
СЕЛЕН КАК ПРОТЕКТОР ОТ ПЕРОКСИДВОДОРОДНОЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ ДЕГРАДАЦИИ ГЕМА ГЕМОГЛОБИНА БЕЗ УЧАСТИЯ ГЛУТАТИОНПЕРОКСИДАЗНОГО МЕХАНИЗМА
Аннотация
Изучалось защитное действие селенита натрия (Na2SeO3) на окислительную деградацию гема гемоглобина, индуцированное пероксидом водорода (H2O2) путем регистрации возникающих двух флуоресцирующих продуктов распада гема (λвозб = 321 нм, λэм = 460 нм) и (λвозб = 465 нм, λэм = 525 нм). Установлено, что селенит натрия тормозит развитие окислительной модификации гемоглобина (истощение оксигемоглобина, накопление метгемоглобина и феррилгемоглобина), что отражается на заметном 20–30% снижении пиков флуоресценции, отражающей окислительную деструкцию гема в условиях отсутствия вклада антипероксидных энзимов (каталазы, глутатионпероксидазы, пероксиредоксина-2) в утилизации Н2О2. Это ставит вопрос о самостоятельном антиокислительном значении селена в гемоглобине, в его защите от пероксидного воздействия без участия глутатионпероксидазного механизма утилизации H2O2.
Биофизика. 2025;70(1):104-111
104-111
РАЗМЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И МЕХАНИЗМЫ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НАНОЧАСТИЦ СЕЛЕНА, КОБАЛЬТА И СЕРЕБРА НА МИТОХОНДРИИ ПЕЧЕНИ КРЫС
Аннотация
Наноразмерные материалы широко используются в биомедицинских нанотехнологиях, однако механизмы токсических эффектов нанокластеров металлов и неметаллов остаются невыясненными. Цель настоящей работы – оценить размерные характеристики и механизмы токсического действия наночастиц серебра, селена и кобальта на уровне изолированных митохондрий. Методом лазерной абляции получены наночастицы серебра (округлой формы, ~10–20 нм и ~50 нм), кобальта (кубической и призматической формы, ~100–200 нм) и селена (сферические, ~20–30 нм и 135–180 нм), отличающиеся спектральными характеристиками и способные формировать конгломераты. Наночастицы серебра, кобальта, селена (0.1–10 мкг/мл) эффективно ингибировали респираторную активность изолированных митохондрий печени крыс, нарушая сопряжение окисления и фосфорилирования, что сопровождалось падением потенциала митохондриальных мембран. Разобщающий эффект наночастиц может быть связан с переносом электронов от электрон-транспортной цепи митохондрий на положительно заряженную поверхность наночастиц и зависит от размеров и материала наночастиц.
Биофизика. 2025;70(1):112–121
112–121
КАТИОН НИТРОЗОНИЯ КАК КОМПОНЕНТ НИТРОПРУССИДА, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ЕГО ЦИТОТОКСИЧНОСТЬ
Аннотация
Показано, что превращение катиона нитрозония (NO+) в молекулу NO в составе нитропруссида натрия под действием сильного восстановителя – дитионита натрия не подавляет полностью цитотоксического действия раствора нитропруссида натрия как NO+ донора на культуру опухолевых клеток MCF-7. Дело в том, что высвобождающиеся из нитропруссида в этих условиях молекулы NO и ионы Fe2+ образуют вместе с тиолсодержащими лигандами (тиосульфатом как продуктом распада дитионита натрия или тиоловыми группами белков) динитрозильные комплексы железа, в которых половина нитрозильных лигандов представлена в форме цитотоксических катионов нитрозония. Более чем в 3 раза меньшее количество образующихся при этом динитрозильных комплексов железа по сравнению c исходным уровнем нитропруссида натрия и является основной причиной ослабления цитотоксического действия раствора нитропруссида натрия на клеточную культуру.
Биофизика. 2025;70(1):122-128
122-128
МОДИФИЦИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ АСТАКСАНТИНА ПРИ СОВМЕСТНОМ ПРИМЕНЕНИИ С ДИЭТИЛДИТИОКАРБАМАТОМ НА ПРОЛИФЕРАЦИЮ КЛЕТОК НЕЙРОБЛАСТОМЫ МЫШИ N1Е-115 (КЛОН С-1300)
Аннотация
На культуре нейробластомы мыши N1E-115 (клон C-1300) изучено действие астаксантина, диэтилдитиокарбамата и их совместное применение на пролиферацию клеток. Существуют данные об антираковом действии астаксантина в различных типах опухолевых клеток. Диэтилдитиокарбаматы применяются в качестве дополнительных препаратов в химиотерапии. Применение комплексов нетоксичных препаратов является новой стратегией для лечения онкологических заболеваний. Нами показано, что действие диэтилдитиокарбамата и астаксантина как по отдельности, так и при совместном применении вызывает торможение пролиферации и индукцию дифференцировки клеток нейробластомы мыши N1E-115. Анализ методом вестерн-блоттинга выявил, что сочетание действия препаратов повышало экспрессию белка CHOP (маркера эндоплазматического ретикулума) и проапоптотического белка Вах, снижало экспрессию антиапоптотического белка Bcl-2, что может говорить о запуске апоптотического каскада. При этом применение отдельно диэтилдитиокарбамата вызывало снижение как уровня Bax, так и содержание Bcl-2, но не влияло на экспрессию белка CHOP. По-видимому, астаксантин модифицирует действие ДК при совместном применении.
Биофизика. 2025;70(1):129-136
129-136
Биофизика cложныx cиcтем
ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ЭЛЕКТРОФОРЕЗЕ В УСЛОВИЯХ ВЫСОКОЙ ИОННОЙ СИЛЫ
Аннотация
Ранее нами была показана температурная неоднородность электрофоретического раствора, динамически изменяющаяся в процессе электрофореза в области платформы для гелей. Чтобы понять причины этого эффекта мы применили П-образные вставки в колодцы электрофоретической камеры, выступающие над поверхностью электрофоретического раствора, но не влияющие на протекание тока. Проведенное исследование показало, что миграция нагретых масс раствора обусловлена разной скоростью продукции водорода и кислорода на платиновых электродах. Используя технику теплового мониторинга в реальном времени, мы показали, что в случае использования П-образных вставок нагрев имеет однородный характер вплоть до 7°С по всему объему раствора, находящемуся над платформой для гелей. В области колодцев нагрев жидкости происходил с меньшей динамикой и не идентично. В колодце катода нагрев жидкости происходит незначительно (всего 1.5°С), а у анода прирост составляет 2.5°С. Мы полагаем, что температурная однородность будет иметь существенное значение для снижения вариабельности результатов, получаемых методом Comet assay (ДНК-комет) на препаратах, подвергающихся щелочному электрофорезу.
Биофизика. 2025;70(1):137-143
137-143
СЕТЕВАЯ МАРКОВСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЕСА ТЫСЯЧИ СЕМЯН У ГЕНОТИПОВ НУТА
Аннотация
Построение прогноза признаков, связанных с урожайностью, таких, например, как вес тысячи семян, позволяет исследователям создавать сорта, достигающие максимальной эффективности и ценности в условиях изменения климата. В данной работе предложена сетевая марковская модель прогнозирования важного фенотипического признака «вес тысячи семян» у генотипов нута, которая использует предварительно отобранные снипы и погодные данные за 5 дней до и 20 дней после посева, такие как минимальная и максимальная температуры, количество осадков, влажность, инфракрасное излучение и длина светового дня. Построенная модель предсказывает признак «вес тысячи семян» с высокой точностью – коэффициент корреляции Пирсона составляет 0.83.
Биофизика. 2025;70(1):144-149
144-149
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА 3VmrMLM ДЛЯ ПОИСКА НОВЫХ ГЕНОМНЫХ ВАРИАНТОВ, АССОЦИИРОВАННЫХ С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ВОЛОКНА У ЛЬНА
Аннотация
Лен – важная сельскохозяйственная культура, выращиваемая для получения масла или волокна. Льняное волокно используется в различных областях промышленности, и выведение новых сортов льна-долгунца с лучшими характеристиками волокна представляет интерес. Полногеномный поиск ассоциаций (GWAS) позволяет найти варианты, ассоциированные с характеристиками, важными для качества волокна, однако различия в данных, связанные с разными погодными условиями при выращивании в разные годы, понижают мощность методов GWAS. Метод 3VmrMLM допускает поиск вариантов для данных, измеренных в нескольких средах, позволяя найти новые варианты, не найденные другими методами. В качестве разных сред были взяты измерения в разные годы, и метод позволил найти всего 205 вариантов, характерных для всех или нескольких сред, 37 из которых попадали в тело известных генов с важными функциями. Наличие эффекта некоторых вариантов на характеристики волокна былo также подтвержденo на независимой выборке растений.
Биофизика. 2025;70(1):150-160
150-160
ГЛОБАЛЬНАЯ СЕЙСМИЧНОСТЬ КАК МАРКЕР БИОТРОПНОГО ФАКТОРА СРЕДЫ
Аннотация
Проведено сопоставление динамики двигательной активности хомячков с числом сильных землетрясений магнитудой ≥4.5. Выявлена положительная корреляционная связь между суммарной суточной двигательной активностью, рассчитанной за период с 18:00 предыдущего дня по 18:00 часов текущего дня, с глобальной сейсмической активностью текущего дня (r = 0.34, p = 0.02). Многочисленные локальные афтершоки не влияют на исследуемый биологический показатель. Полученные данные указывают на то, что не последствия влияния землетрясений на геосферу действуют на животных, а глобальная сейсмическая активность является лишь маркером искомого биотропного фактора. Более того, в продолжительном двухцентровом исследовании (Москва и Ульяновск) установлен факт положительной корреляции (r = 0.42, p = 0.003) интенсивности флуктуаций скорости счета от природного изотопа калий-40 с уровнем глобальной сейсмичности (без учета афтершоков). С учетом выявленной ранее связи между флуктуациями скорости счета от 40К и биологическими параметрами этот факт указывает на существование некоего общего влияния на активность животных, радиоактивный распад и глобальную сейсмичность.
Биофизика. 2025;70(1):167-173
167-173
BearBase: БАЗА ДАННЫХ МУЗЕЙНОЙ КОЛЛЕКЦИИ ОБРАЗЦОВ БЕЛОГО МЕДВЕДЯ
Аннотация
Вклад музейных коллекций в современные научные исследования существенно вырос благодаря развитию современных омиксных технологий и методов генетического анализа. Однако, несмотря на переход к цифровым форматам хранения данных, управление ими и менеджмент коллекций попрежнему сопряжен с трудностями. Существующие программные инструменты разработаны для решения конкретных задач и часто требуют развитых технических навыков, что ограничивает сферу их применимости. Для решения этих проблем мы разработали BearBase – удобную и портативную систему управления базами данных, не требующую продвинутой экспертизы в сфере информационных технологий. Она имеет как серверные, так и клиентские компоненты, поддерживает работу в автономном режиме, а также синхронизиронизацию с мобильными устройствами для работы в полевых условиях. Пользователи могут легко импортировать данные из таких форматов, как MS Excel, и изменять структуру баз данных по мере необходимости. Программное обеспечение с открытым исходным кодом доступно на GitHub. В настоящее время в BearBase хранятся данные примерно о 500 образцах белого медведя (Ursus maritimus) из коллекции Зоологического института РАН (Санкт-Петербург), охватывающих временной интервал активных исследований и промышленного освоения арктического региона с середины XIX века по наши дни. Кроме того, система может быть использована для управления коллекциями любых биологических или медицинских образцов.
Биофизика. 2025;70(1):161-166
161-166
ОСНОВОПОЛАГАЮЩАЯ РОЛЬ РЕАКЦИИ ДИСПРОПОРЦИОНИРОВАНИЯ ОКСИДА АЗОТА В МЕХАНИЗМЕ ЕГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ (ОБЗОР)
Аннотация
Рассмотрен вопрос, почему в динитрозильных комплексах железа, функционирующих в живых организмах в качестве «рабочей формы» эндогенного оксида азота (NO), динитрозильные лиганды представлены, причем в равном соотношении, нейтральными молекулами NO и их катионной (NO+) формой? Показано, что такое представление – прямое следствие механизма образования динитрозильных комплексов железа, протекающего в живых организмах при участии молекул NO, слабосвязанного двухвалентного железа и тиолсодержащих соединений. Основополагающей стадией этого процесса является реакция диспропорционирования молекул NO, попарно связывающихся с ионом Fe2+. Что касается тиолсодержащих лигандов, их наличие в динитрозильных комплексах железа обеспечивает стабилизацию катионов нитрозония, появляющихся в этих комплексах в ходе реакции диспропорционирования молекул NO.
Биофизика. 2025;70(1):174-180
174-180
Медицинская биофизика
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ТРОЛОКСА, МЕДНОГО ХЛОРОФИЛЛИНА И РИБОКСИНА ПРИ ВНУТРИБРЮШИННОМ ВВЕДЕНИИ МЫШАМ ПОСЛЕ ОСТРОГО ОБЛУЧЕНИЯ
Аннотация
Изучены радиозащитные свойства медного хлорофиллина, рибоксина (инозина) и тролокса (водорастворимой формы витамина E) после облучения аутбредных мышей самцов ICR (CD-1) SPF-категории рентгеновским излучением в дозе 6.5 Гр. Исследуемые вещества вводили мышам внутрибрюшинно через час после облучения, далее с суточными интервалами препараты были введены еще 3 раза. Объем вводимых препаратов составил 0.32 мл. Дозировки при каждом введении: тролокс – 200 мкг/г массы тела, медный хлорофиллин – 50 мкг/г или 100 мкг/г, рибоксин – 200 мкг/г. Мыши были подвергнуты эвтаназии через 4 суток после облучения. Радиозащитная эффективность оценивалась на основании 30-суточной выживаемости и на основании следующих показателей через 4 суток после облучения: массы тела, массы тимуса и селезенки, гематологических показателей (лейкоциты, лимфоциты, моноциты, гранулоциты, эритроциты, тромбоциты, гемоглобин, гематокрит, тромбокрит), количества ядросодержащих клеток в костном мозге, содержания тиобарбитурат-реактивных продуктов в печени. Облучение вызвало снижение массы тимуса и селезенки, содержания лейкоцитов и тромбоцитов в крови, числа ядросодержащих клеток в костном мозге. Изучаемые вещества при использовании приведенной схемы применения не способствовали повышению указанных параметров. Облучение привело к повышению содержания тиобарбитурат-реактивных продуктов в печени мышей, что является маркером вызванного им перекисного окисления липидов. Все изучаемые вещества способствовали снижению данного критерия, кроме хлорофиллина, вводимого в дозировке 100 мкг/г (общая дозировка 400 мкг/г). Однако только в этом случае наблюдалось повышение выживаемости по сравнению с группой облученного контроля. Тролокс и рибоксин способствовали снижению содержания конечных продуктов липидной пероксидации у большинства мышей из соответствующей группы. Однако у некоторых из них данного эффекта абсолютно не наблюдалось. Применение медного хлорофиллина в используемом нами режиме приводило к появлению у мышей признаков химического отравления. Это мы объясняем проявлением им токсических свойств за счет наличия в составе его молекулы атома меди. Перспективным представляется повторение исследования с использованием производного хлорофилла, не содержащего меди.
Биофизика. 2025;70(1):181-191
181-191
АНАЛИЗАТОР БИОЧИПОВ КАК КОМПОНЕНТ ОБОРУДОВАНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ «ЛАБОРАТОРИЯ-НА-ЧИПЕ»
Аннотация
Возможности количественного анализа слабых сигналов от закрепленных на подложке ячеек биочиповых матриц, флуоресценция которых сопоставима по интенсивности с люминесценцией подложки, исследованы с помощью специально разработанного широкопольного цифрового микроскопа – высокочувствительного анализатора биочипов. В спектральном диапазоне цианинового красителя Cy5 (λex = 645 нм, λem = 665 нм) проведена оценка относительных уровней собственной люминесценции поверхностей ряда материалов, которые могут служить в качестве подложек для матриц биочипов, применяемых в медицинской диагностике. Показано, что на подложке из черного полибутилентерефталата (черный крастин) анализатор позволяет регистрировать флуоресценцию красителя Су5 при его поверхностной концентрации от трех и более молекул/мкм2.
Биофизика. 2025;70(1):192-197
192-197
БИОФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОМЕТРИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ В РЕАБИЛИТАЦИИ ПАЦИЕНТОВ ПОСЛЕ ЭНДОПРОТЕЗИРОВАНИЯ
Аннотация
В настоящее время изометрические упражнения широко используются для увеличения мышечной силы и выносливости. Их также используют в протоколах реабилитации при ограниченной подвижности суставов после операций эндопротезирования. В работе рассмотрено влияние изометрических упражнений на морфофункциональные характеристики мышечных клеток, секрецию цитокинов клетками мышечной ткани, кровообращение и массоперенос в мышечной ткани, а также на ремоделирование и восстановление костной ткани. Существующие протоколы ранней реабилитации пациентов после эндопротезирования не оптимальны и не учитывают индивидуальные особенности пациентов. Для разработки эффективных методов ранней реабилитации пациентов после операций эндопротезирования необходимо знание биофизических основ влияния изометрических упражнений на процессы регенерации мышечной и костной тканей.
Биофизика. 2025;70(1):198-208
198-208