Бионанофизика. Рубрика в журнале - Труды Московского физико-технического института
Статья научная
АзоТАБ представляет собой производное азобензола, содержащее катион тетраалкиламмония. Это соединение можно использовать в качестве агента для фотоконтроля возбудимости кардиомиоцитов. В связи с перспективностью использования веществ этого типа для широкого класса задач, связанных с возбудимыми клеточными культурами, требовалось исследовать, как АзоТАБ влияет на работу дыхательной цепи митохондрий, поскольку поддержание нормального гомеостаза активных возбудимых клеточных систем напрямую связано с состоянием их энергетики. В результате проведенной работы выяснилось, что транс-АзоТАБ является ингибитором дыхательной цепи митохондрий, подавляющим оба дегидрогеназных звена - комплексы I и II. Сродство транс-АзоТАБа к NADH-дегидрогеназе значительно превышает его же сродство к сукцинатдегидрогеназе, что согласуется с теоретическими предпосылками, сделанными на основании предыдущих исследований. Степень ингибирования дыхательной активности митохондрий под действием транс-АзоТАБа зависит от того, какая из дегидрогеназ является основным донором электронов в цепь окислительного фосфорилирования, а не от того, является дыхание разобщенным или фосфорилирующим. Это свидетельствует в пользу того, что транс-АзоТАБ в тех концентрациях, которые использовались в эксперименте (до 500 мкМ), не влияет на работу АТР-синтетазы. Цис-АзоТАБ не является ингибитором дыхательной цепи митохондрий. Он ускоряет фосфорилирующее (но не разобщенное) дыхание митохондрий на обоих субстратах. Интерпретировать последний факт можно двояко. Во-первых, возможно ускорение латерального переноса примембранных протонов, непосредственно участвующих в синтезе АТР пятым комплексом. Во-вторых, присутствие цис-АзоТАБа может ускорять процесс набухания митохондрий, что также ведет к ускорению дыхания в третьем состоянии.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе методом оптического картирования впервые было показано, что сократительная активность первичной культуры неонатальных кардиомиоцитов, подавленная специфическими ингибиторами комплекса I дыхательной цепи митохондрий ротеноном и пиерицидином, может быть восстановлена с помощью дурохинона и менадиона (витамина К3). Известно, что NAD(P)H:хинон оксидоредуктаза типа I (NQO1, дт-диафораза) является ферментом, экспрессия которого резко возрастает в условиях токсического воздействия на организм. Вплоть до последнего времени, однако, считалось, что в кардиомиоцитах, в связи с особенностями их энергетики, активная экспрессия NQO1 не происходит. В данной работе впервые удалось показать, что путь переноса электронов в дыхательной цепи, активируемый NQO1, помимо прочего, может использоваться для поддержания сократительной активности кардиомиоцитов.
Бесплатно
Статья научная
Клетки линии HL-1 представляют собой иммортализованные кардиомиоциты предсердия, способные к спонтанному сокращению и экспрессирующие основные кардио-специфические белки. Относительно недавно в HL-1 удалось трансфецировать светочувствительный ионный канал - канальный родопсин 2, что позволило управлять динамическими характеристиками возбудимой клеточной системы с помощью света с длиной волны около 480 нм. В настоящей работе эти клетки культивировались на нановолоконном субстрате. Это дало возможность помимо фотоконтроля управлять морфологией клеток и создавать выделенное направление распространения волн возбуждения. С помощью методов оптического картирования в работе было проведено исследование поведения, характеристик и взаимодействия спиральных волн возбуждения в созданной анизотропной среде.
Бесплатно
Исследование влияния АзоТАБа на фототаксис Planaria Torva
Статья научная
Работа посвящена изучению действия производного азобензола с фотоконтролируемой структурой (АзоТАБа) на движение плоских червей вида Planaria Torva. В настоящее время известно, что транс-АзоТАБ является эффективным ингибитором ионных каналов мембраны возбудимых клеток, нейронов и кардиомиоцитов. В то же время цис-АзоТАБ подобной активности не проявляет. Представлялось интересным исследовать, как влияет присутствие изомеров АзоТАБа на простейшее поведение многоклеточных организмов, обладающих зачатками дифференцированной нервной системы, таких как планарии. Были исследованы траектории движения планарий при освещении видимым и УФ-светом как в среде, содержащей АзоТАБ в различных концентрациях, так и в его отсутствии. Кроме того, были измерены скорости передвижения планарий в воде в свободном движении, при фототаксисе и в случае фототаксиса в присуствии АзоТАБа. Также показана обратимость блокирования двигательных функций планарий под действием УФ в присутствии АзоТАБа.
Бесплатно
Статья научная
В работе с помощью метода малоуглового рассеяния нейтронов было проведено исследование светочувствительного катионного поверхностно-активного вещества азобензен триметиламмоний бромида (АзоТАБ). Изучено влияние концентрации и температуры на мицеллообразование АзоТАБ. Также наблюдалось влияние на самоорганизацию молекул АзоТАБ облучения ультрафиолетовым светом.
Бесплатно
О лаборатории биофизики возбудимых систем в МФТИ
Статья научная
Обсуждается стратегия развития экспериментальной лаборатории биофизики возбудимых систем научно-образовательного центра «Бионанофизика», организованной в МФТИ после первого конкурса мегагрантов. Приведены результаты двухлетних работ лаборатории, демонстрирующие достижение главной цели мегагранта - создание в МФТИ современной биофизической лаборатории, экипированной по последнему слову техники. Дано краткое введение к циклу статей лаборатории, опубликованных в данном номере журнала «Труды МФТИ».
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование механизмов токсического действия 1,1-диметилгидразина (несимметричного диметилгидразина (НДМГ)) на живые системы на примере бактериальной клетки с помощью lux -биосенсоров. В настоящей работе были сконструированы гибридные плазмиды, содержащие luxCDABE-гены-репортёры, кодирующие бактериальную люциферазу под контролем стрессовых индуцируемых промоторов. Клетки Escherichia coli, содержащие данные гибридные плазмиды, являются lux -биосенсорами. Благодаря полученным lux -биосенсорам, специфически детектирующим окислительный стресс, повреждения белков и ДНК, было показано, что основными промоторами, открывающимися при действии на бактериальную клетку НДМГ, являются промоторы PkatG, PcolD (или PrecA) и PalkA. Активация промоторов PkatG, PcolD в присутствии НДМГ определяется перекисью водорода, образующейся в результате восстановления атмосферного кислорода. Показано, что активация lux -биосенсора E. coli MG1655 (pAlkA-lux ) наступает при появлении в среде продуктов неполного окисления НДМГ (в частности, нитрозодиметиламин), которые являются супермутагенами, схожими по степени генотоксичности с нитрозомочевиной, или N-метил-N'-нитро-N-нитрозогуанидином.
Бесплатно
Статья научная
В работе методом оптического картирования было проведено исследование свойств спиральных волн, возникающих в возбудимой культуре клеток HL-1, трансфецированных светочувствительным ионным каналом ChR2-YFP. В результате с помощью модуляции возбудимости культуры светом удалось продемонстрировать индуцированное смещение центра спиральной волны и разрыв фронта спиральной волны с последующим образованием пары спиральных волн. Кроме того, с помощью стимуляции культуры внешними электрическими импульсами было показано вытеснение спиральных волн серией круговых волн большей частоты на границу образца. Этим же методом был продемонстрирован разрыв фронтов круговых волн на однородном участке монослоя клеток при превышении критической частоты.
Бесплатно
