Том 70, № 4 (2025)

Проведено сравнение устойчивости биядерной формы динитрозильных комплексов железа с различными тиолсодержащими лигандами – глутатионом, L-цистеином, N-ацетил-L-цистеином, меркаптоэтанолом и меркаптосукцинатом по результатам выдерживания этих комплексов в водной среде при рН 1.0–2.0, приводящем к их распаду в результате протонирования тиоловой группы тиолсодержащих лигандов с высвобождением из комплексов оксида азота (NO) и катионов нитроза (NO+). Наименее устойчивыми оказались комплексы с L-цистеином и меркаптосукцинатом: они распадались в кислотных растворах при комнатной температуре, тогда как распад более устойчивых комплексов с N-ацетил-L-цистеином, меркаптоэтанолом или глутатионом происходил при прогреве их растворов при 70–80°С. Распад всех этих комплексов в указанных условиях происходил в течение нескольких минут при соотношении концентрации свободных (не включенных в комплексы) тиолов и самих комплексов не более 2 : 1. При повышении этого соотношения время распада комплексов повышалось симбатно с уровнем свободных тиолов. Моноядерная форма комплексов с тиосульфатом распадалась при соотношении концентрации тиосульфата к комплексам, равном 2, в течение нескольких минут в водном растворе при нейтральных значениях рН.

Работа посвящена математическому анализу альтернативных путей электронного транспорта в хлоропластах, связанных с функционированием молекул ферредоксина, стоящих на «развилке» электронных транспортных путей на акцепторной стороне фотосистемы I. В основе этого исследования – предложенная нами ранее кинетическая модель, описывающая фотопревращения реакционных центров фотосистемы I и фотосистемы II, молекул ферредоксина, пластохинона и пластоцианина, а также процессы транс-тилакоидного переноса протонов и синтеза АТФ. Изучено влияние альтернативных каналов оттока электронов от молекул ферредоксина (восстановление молекулярного кислорода, циклический транспорт электронов вокруг фотосистемы I, восстановление тиоредоксина) на динамику светоиндуцированных редокс-превращений переносчиков электрон-транспортной цепи. Показано, что усиление оттока электронов от фотосистемы I способствует повышению эффективности работы центров фотосистемы I, что особенно важно на начальных этапах освещения хлоропластов, когда цикл Кальвина-Бенсона неактивен. Альтернативные потоки электронов позволяют поддерживать достаточно высокую транс-тилакоидную разность рН (ΔрН ≈ 1.8), обеспечивая эффективный синтез молекул АТФ. Полученные результаты сравниваются с экспериментальными данными в контексте рН-зависимых механизмов регуляции электронного транспорта и процессов энергетического обмена, связанного с синтезом АТФ в хлоропластах.

Методом 31P-ЯМР-спектроскопии было показано, что сокращение количества отмывок эритроцитов крыс существенно повышает стабильность 2,3-дифосфоглицерата в этих образцах. Уровень 2,3-дифосфоглицерата не меняется в них в течение 3.5 ч при однократной отмывке и в течение 4 ч без отмывки. В то же время при стандартной двукратной отмывке содержание 2,3-дифосфоглицерата снижается уже через 2.5 ч. Анализ его распределения между эритроцитами и удаленной плазмой, а также анализ сыворотки одного животного показал, что весь 2,3-дифосфоглицерат остается во взвеси эритроцитов и отсутствует в плазме и сыворотке. Полученные результаты следует учитывать при работе с интактными эритроцитами.

Изучено состояние митохондрий в нейронах латерального вестибулярного ядра Дейтерса у мышей после 8-часовой вестибулярной стимуляции. Показано, что через час после стимуляции в митохондриях нейронов Дейтерса произошли значительные изменения: увеличение площади, нарушение структуры крист, наличие митофагосом. При этом уровень мРНК белков-маркеров биогенеза митохондрий (PGC-1α), их деления (DRP-1), а также слияния внешней и внутренней мембран митохондрий (MFN1, MFN2, OPA) повысился, что указывает на активацию митогенеза в нейронах Дейтерса в результате стимуляции вестибулярной системы. Введение бетагистина за 30 мин до стимуляции в дозе 300 мг/кг предотвратило митохондриальные нарушения и образование митофагосом. Полученные данные указывают на то, что при усиленной вестибулярной стимуляции нейроны Дейтерса могут претерпеть значительные нарушения. Выявленные механизмы митохондриальных повреждений позволяют определить потенциальную стратегию для лечения заболеваний, связанных с нарушением митохондриальной динамики (например, нейродегенеративных заболеваний или ишемии).

Холестерин играет важную роль в структурной организации и функционировании мембран сперматозоидов. Цель данной работы – изучить методом спиновых зондов структурные изменения мембран сперматозоидов человека после удаления из них холестерина с помощью бета-метилциклодекстрина, связывающего холестерин. На модельной системе (липосомы с различным содержанием холестерина) было показано, что присутствие холестерина в липосомах влияет на спектры ЭПР спинового зонда 5-доксил стеарата, растворенного в липидном бислое, вызывая увеличение микровязкости мембраны. Исследование, выполненное на сперматозоидах человека, показало, что экстракция из них холестерина с помощью бета-метилциклодекстрина сопровождается увеличением подвижности спинового зонда 5-доксил стеарата, свидетельствующим, что удаление холестерина способствует уменьшению микровязкости липидного бислоя мембран сперматозоидов.

Белок теплового шока Hsp90 является важным клеточным шапероном и способствует фолдингу, стабилизации и регуляции специфических целевых белков, участвующих во многих клеточных процессах. В клетках млекопитающих имеются две изоформы Hsp90 – индуцибельная изоформа Hsp90α и конститутивная изоформа Hsp90β. Недавно мы показали, что нокаут гена HSP90AВ1, кодирующего Hsp90β, в клетках фибросаркомы человека НТ1080 (Hsp90β-KO клетки) не влиял на пролиферацию и устойчивость клеток к тепловому шоку и окислительному стрессу и несколько снижал миграцию клеток. Это свидетельствует об адаптации клеток и клеточной шаперонной машины к потере одного из ключевых клеточных шаперонов – Hsp90β. В данной работе, используя количественную ПЦР в реальном времени и вестерн-блоттинг, мы обнаружили, что нокаут гена, кодирующего Hsp90β, сопровождался изменениями в экспрессии и содержании отдельных шаперонов и ко-шаперонов, связанных с Hsp90- и Hsp70-шаперонными машинами. В HSP90 семействе шаперонов/ко-шаперонов наблюдалось повышение экспрессии и содержания оставшейся в клетке цитозольной изоформы Hsp90α и апрегуляция ряда важных ко-шаперонов Hsp90 (FKBP4, HOP). В HSP70 семействе шаперонов/ко-шаперонов значительно повышалась экспрессия и содержание ключевых шаперонов – индуцибельного Hsp70, конститутивного Hsc70 и митохондриального GRP75. В результате впервые установлены некоторые механизмы адаптации Hsp90- и Hsp70-шаперонных машин в ответ на потерю клетками одного из ключевых шаперонов, Hsp90β. Созданные нами Hsp90β-KO-клетки, не экспрессирующие Hsp90β, можно рассматривать в качестве клеточной модели фармакологического ингибирования функционирования Hsp90β создаваемыми для терапии опухолей перспективными Hsp90β-специфическими ингибиторами. Выявленные изменения Hsp90- и Hsp70-ассоциированных шаперонов и ко-шаперонов в ответ на потерю Hsp90β демонстрируют вероятные изменения клеточной шаперонной машины при подавлении Hsp90β такими ингибиторами и могут учитываться при разработке комбинированных терапевтических стратегий с использованием Hsp90β-специфических ингибиторов.

Проведено изучение возможной роли образования внутриклеточных активных форм кислорода в реализации цитотоксического действия полиакрилатов золота (аурумакрил) и серебра (аргакрил) на опухолевые клетки (культура клеток линии MCF-7). С этой целью исследовано влияние антиоксиданта N-ацетил цистеина, известного как перехватчик свободных радикалов, на цитотоксический эффект препаратов и на величину специфического маркера активных форм кислорода. Установлено, что аргакрил обладает более высокой цитотоксической активностью, чем аурумакрил – коэффициент IC50 составляет 55 и 300 мкг/мл соответственно при экспозиции 24 ч. Показано, что генерация активных форм кислорода является одним из ключевых механизмов в реализации цитотоксического эффекта аурумакрила, в то время как цитотоксический эффект аргакрила не связан с продуцированием под влиянием препарата внутриклеточных активных форм кислорода в опухолевых клетках. Представленные результаты свидетельствуют о том, что полиакрилаты золота и серебра, будучи активными цитотоксическими агентами, обладают существенными различиями в механизме действия, обусловленными природой содержащихся в препаратах металлов, что хорошо согласуется с полученными нами ранее данными.

Раковые клетки характеризуются повышенной активностью мобильных генетических элементов (транспозонов). Одной из возможных стратегий борьбы с онкологическими заболеваниями является использование энергетических затрат, сопряженных с аномальной активностью мобильных элементов, для создания условий энергетического голодания в клетке и связанного с этим запуска программы клеточной смерти. В работе предложена стохастическая модель энергетического баланса в популяции клеток с учетом энергозатрат на ретротранспозицию мобильных элементов LINE-1 и SINE. Значения параметров в модели получены из литературных данных и новых экспериментальных измерений количества АТФ в клетках MCF-7 в нормальных условиях и в условиях гипометилирования. В результате численного стохастического моделирования построены распределения значений переменных в модели, представляющих числа молекул мРНК, белков, участвующих в основных энергозатратных клеточных процессах, а также число активных ретротранспозонов LINE-1 и SINE в геноме. Рассчитаны распределения энергозатрат по основным клеточным процессам в стационарных условиях. Показано, что низкие энергозатраты, связанные с ретротранспозицией мобильных элементов в нормальных условиях, значительно возрастают при возмущении параметров модели. Полученные результаты могут быть использованы для реализации практических сценариев влияния на энергетически опосредованную инициацию программ клеточной смерти в раковых клетках через активизацию мобильных элементов.

Биядерные динитрозильные комплексы железа с цистеином, являющиеся донорами катионов нитрозония (NO+), проявляют высокую противоопухолевую активность при воздействии на сформировавшуюся опухоль, массой 0.42 грамма (12 сутки после перевивки), вызывая на протяжении 11 суток торможение роста опухоли на 90% и увеличение времени удвоения массы опухоли в 9.3 раза по сравнению с контролем (карцинома легких Льюис). При раннем начале введения комплексов – на следующие сутки после перевивки опухоли – их заметное влияние на скорость роста опухоли не наблюдалось. Предполагается, что обнаруженное различие в противоопухолевом действии динитрозильных комплексов железа с цистеином в зависимости от размера опухоли обусловлено разным соотношением между уровнем иммунокомпетентных клеток (макрофагов), избирательно переносящих эти комплексы и сохраняющих при этом такую способность, и концентрацией опухолевых клеток, акцептирующих комплексы. При позднем начале введения динитрозильных комплексов железа с цистеином это соотношение повышается из-за снижения количества опухолевых клеток, доступных для иммунокомпетентных клеток: оно ограничивается клетками, локализующимися только в периферийном («поверхностном») слое опухоли.

Исследовано действие кверцетина на радиочувствительность и индукцию радиационного адаптивного ответа по критерию цитогенетических повреждений в клетках костного мозга при облучении мышей низкими и средними дозами рентгеновского излучения. Обнаружено, что однократное внутрибрюшинное введение кверцетина в дозе 27.9 мг/кг приводит к значительному повышению радиоустойчивости мышей к рентгеновскому излучению в дозе 1.5 Гр через 5 и 24 ч после инъекции, но не через 20 мин и 1 ч, и не изменяет величину адаптивного ответа. Введение кверцетина в концентрации 279 мг/кг за 1 ч до облучения повышало радиочувствительность мышей, но приводило к исчезновению радиационного адаптивного ответа. Обсуждается участие уровня окислительного стресса и белков теплового шока на разных этапах индукции и формировании адаптивного ответа в зависимости от концентрации кверцетина.

Целью работы являлась оценка влияния гелевых материалов, содержащих пентаглутарат таксифолина и конъюгат таксифолина с глиоксалевой кислотой, на заживление ран кожи, вызванных уксусной кислотой. Было показано, что коллагеновые материалы, содержащие полифенолы, ускоряли реэпителизацию и формирование грануляционной ткани по сравнению с контролем (коллаген). Полученные данные свидетельствуют о том, что производные таксифолина можно рассматривать как перспективные средства, которые не только сшивают молекулы коллагена, но и оказывают ранозаживляющее действие. В свою очередь, материалы на основе коллагена и данных полифенолов можно рассматривать в качестве материалов двойного назначения: как ранозаживляющие средства и как средства доставки биологически активных веществ в область повреждения.

Показано, что когда две биосистемы конкурируют друг с другом, то их борьба может усилиться, что приводит к возникновению неопределенности конечного результата. При описании этих явлений вместо двоичной логики, т.е. третьего не дано, появляется троичная логика. В интервале между «Да» и «Нет» имеет место расстояние, которое заполняется дополнительной опцией «Возможно», реализуемой с разными значениями вероятности в зависимости от ее положения на шкале «Да» — «Нет». Это же явление характерно и для квантовой теории, реализующей одно из двух событий. Рассматриваются различные языки, используемые для описания таких явлений.