Отдел физических методов измерений
Руководитель: Орлов Виктор Николаевич
Отдел физических методов измерений (ранее – отдел седиментационного анализа) организован в 1965 г. Первым руководителем отдела был д.б.н. В.Я. Черняк, с 1993 г. по 2008 г. – к.ф-м.н. В.А. Драчев, с 2008 г. по настоящее время его возглавляет к.б.н. В.Н. Орлов.
Основные направления исследований
Отдел специализируется на технической и научно-методической работе в области физических и физико-химических методов исследования биомолекул, а именно:
Исследована структура белка оболочки X-вируса картофеля в свободном виде и в составе вириона. Обнаружено, что его свободные субъединицы обладают фиксированной, но нестабильной третичной структурой, разрушение которой происходит уже при 33°С. Стабильность субъединиц белка оболочки X-вируса картофеля в составе вириона значительно выше за счет возникновения белок-белковых и РНК-белковых взаимодействий как гидрофобной, так и электростатической природы. Предложена модель структуры белка оболочки в составе вириона, объясняющая высокую лабильность третичной структуры свободного белка и структурные превращения, претерпеваемые им в составе вириона [Nemykh et al., 2008, Virology; Dobrov et al., 2007, Mol. Biol. (Mosk)].
Изучено действие детергентов на процесс аморфной агрегации белка оболочки вируса табачной мозаики. Показано, что катионный (ЦТАБ) и неионогенный (Тритон X-100) детергенты индуцируют аморфную агрегацию белка оболочки, причем в первом случае агрегации подвергаются, по-видимому, нативные молекулы белка, а во втором – частично денатурированные. Анионный детергент SDS, напротив, не вызывает агрегации ни при каких исследованных условиях [Panyukov et al., 2006, Int. J. Biochem. Cell. Biol.; Panyukov et al., 2008, Macromol. Biosci.].
Предложен кинетический подход к анализу термограмм необратимо денатурирующих объектов, полученных методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии (ДСК). На примере креатинкиназы из скелетных мышц кролика проведен анализ кривых теплопоглощения, предложен механизм их денатурации и найдены кинетические параметры соответствующих стадий [Kurganov et al. 2000, Biochemistry; Lyubarev et al. 1999, Biophys. Chem.; Lyubarev et al. 1998, Biophys. Chem.].
Исследовано влияние кофакторов и специфических лигандов на тепловую денатурацию различных ферментов и показано, что такие взаимодействия приводят к значительным конформационным перестройкам в белковых молекулах, что отражается на характере их термоденатурации. Изучены конформационные перестройки в изолированной головке молекулы миозина (субфрагмент 1 миозина, S1) при моделировании различных промежуточных состояний АТФазной реакции миозина. Предложен новый калориметрический тест для анализа конформационных изменений, происходящих в миозиновых головках в процессе АТФазной реакции [Levashov et al., 1999, BBA; Kaspieva et al. 2001, FEBS Lett.; Golitsina et al. 1996, J. Muscle Res. Cell Motil.; Levitsky et al. 1995, Biophys J.; Nikolaeva et al. 2002, Eur. J. Biochem.].
На примере мышечных белков (субфрагмент 1 миозина, тропомиозин, актин) показано, что ДСК позволяет эффективно регистрировать структурные изменения, происходящие в результате белок-белковых взаимодействий. Показана роль белок-белковых и РНК-белковых взаимодействий в стабилизации структуры вируса табачной мозаики [Levitsky et al. 2000, Eur. J. Biochem.; Levitsky et al. 1998, Biochemistry (Moscow); Orlov et al. 1998, FEBS Lett.].
Исследована взаимосвязь между тепловой денатурацией белка и его макроскопической агрегацией на примере белка оболочки вируса табачной мозаики. Обнаружено, что кинетический механизм агрегации меняется в зависимости от концентрации белка [Orlov et al. 2001, Biochemistry (Moscow); Kurganov et al. 2002, Biochemistry (Moscow); Arutyunyan et al. 2001, Biochemistry (Moscow); Rafikova et al. 2003, Int. J. Biochem. Cell. Biol.].
Впервые предложен и осуществлен лазерный метод юстировки интерференционной оптической системы, а также определена верхняя граница допустимой в этом случае скорости при использовании в аналитической ультрацентрифуге. Разработан и систематически используется оригинальный "всескоростной" метод седиментационного равновесия. [Drachev et al. 1979, Nauchnye Dokl. Vyss. Shkoly Biol. Nauki; Chernyak et al. 1975, BBRC; Chernyak et al. 1982, Anal. Biochem.].
Создана оригинальная спектрофотометрическая кювета для исследования ферментативных реакций под высоким гидростатическим давлением.
Исследована кинетика реакции, катализируемой лактатдегидрогеназой из мышц кролика, при давлении 1 кБар. [Chernyak et al. 1984, FEBS Lett.].
По результатам исследований опубликовано свыше 150 научных работ в отечественных и международных научных журналах.
Участие в научно-исследовательских проектах и грантовая поддержка
В настоящее время сотрудники отдела активно участвуют в выполнении ряда грантов РФФИ.
Педагогическая работа
Сотрудники отдела осуществляют научное руководство студентами и аспирантами факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ. Кроме того, в отделе проводится практикум для студентов кафедры вирусологии биологического факультета МГУ, а в 2011 году был проведен практикум для участников программы «RECESS-System Biology», финансируемой РФФИ и ДФГ (Германия). Для ознакомления с методами дифференциальной сканирующей и изотермической титрационной калориметрии в отделе написаны методические указания. За время существования отдела в нем были подготовлены и успешно защищены 6 кандидатских и одна докторская диссертация.
Основные направления исследований
Отдел специализируется на технической и научно-методической работе в области физических и физико-химических методов исследования биомолекул, а именно:
- Дифференциальная сканирующая калориметрия;
- Изотермическая титрационная калориметрия;
- Аналитическое ультрацентрифугирование;
- Динамическое лазерное светорассеивание;
- Изучение структурных особенностей спиральных вирусов растений;
- Изучение влияния полиэлектролитов на агрегацию белков;
- Исследование свойств, структуры и механизма функционирования вирусных шаперонинов (совместно с лабораторией молекулярной биоинженерии ИБХ РАН).
Исследована структура белка оболочки X-вируса картофеля в свободном виде и в составе вириона. Обнаружено, что его свободные субъединицы обладают фиксированной, но нестабильной третичной структурой, разрушение которой происходит уже при 33°С. Стабильность субъединиц белка оболочки X-вируса картофеля в составе вириона значительно выше за счет возникновения белок-белковых и РНК-белковых взаимодействий как гидрофобной, так и электростатической природы. Предложена модель структуры белка оболочки в составе вириона, объясняющая высокую лабильность третичной структуры свободного белка и структурные превращения, претерпеваемые им в составе вириона [Nemykh et al., 2008, Virology; Dobrov et al., 2007, Mol. Biol. (Mosk)].
Изучено действие детергентов на процесс аморфной агрегации белка оболочки вируса табачной мозаики. Показано, что катионный (ЦТАБ) и неионогенный (Тритон X-100) детергенты индуцируют аморфную агрегацию белка оболочки, причем в первом случае агрегации подвергаются, по-видимому, нативные молекулы белка, а во втором – частично денатурированные. Анионный детергент SDS, напротив, не вызывает агрегации ни при каких исследованных условиях [Panyukov et al., 2006, Int. J. Biochem. Cell. Biol.; Panyukov et al., 2008, Macromol. Biosci.].
Предложен кинетический подход к анализу термограмм необратимо денатурирующих объектов, полученных методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии (ДСК). На примере креатинкиназы из скелетных мышц кролика проведен анализ кривых теплопоглощения, предложен механизм их денатурации и найдены кинетические параметры соответствующих стадий [Kurganov et al. 2000, Biochemistry; Lyubarev et al. 1999, Biophys. Chem.; Lyubarev et al. 1998, Biophys. Chem.].
Исследовано влияние кофакторов и специфических лигандов на тепловую денатурацию различных ферментов и показано, что такие взаимодействия приводят к значительным конформационным перестройкам в белковых молекулах, что отражается на характере их термоденатурации. Изучены конформационные перестройки в изолированной головке молекулы миозина (субфрагмент 1 миозина, S1) при моделировании различных промежуточных состояний АТФазной реакции миозина. Предложен новый калориметрический тест для анализа конформационных изменений, происходящих в миозиновых головках в процессе АТФазной реакции [Levashov et al., 1999, BBA; Kaspieva et al. 2001, FEBS Lett.; Golitsina et al. 1996, J. Muscle Res. Cell Motil.; Levitsky et al. 1995, Biophys J.; Nikolaeva et al. 2002, Eur. J. Biochem.].
На примере мышечных белков (субфрагмент 1 миозина, тропомиозин, актин) показано, что ДСК позволяет эффективно регистрировать структурные изменения, происходящие в результате белок-белковых взаимодействий. Показана роль белок-белковых и РНК-белковых взаимодействий в стабилизации структуры вируса табачной мозаики [Levitsky et al. 2000, Eur. J. Biochem.; Levitsky et al. 1998, Biochemistry (Moscow); Orlov et al. 1998, FEBS Lett.].
Исследована взаимосвязь между тепловой денатурацией белка и его макроскопической агрегацией на примере белка оболочки вируса табачной мозаики. Обнаружено, что кинетический механизм агрегации меняется в зависимости от концентрации белка [Orlov et al. 2001, Biochemistry (Moscow); Kurganov et al. 2002, Biochemistry (Moscow); Arutyunyan et al. 2001, Biochemistry (Moscow); Rafikova et al. 2003, Int. J. Biochem. Cell. Biol.].
Впервые предложен и осуществлен лазерный метод юстировки интерференционной оптической системы, а также определена верхняя граница допустимой в этом случае скорости при использовании в аналитической ультрацентрифуге. Разработан и систематически используется оригинальный "всескоростной" метод седиментационного равновесия. [Drachev et al. 1979, Nauchnye Dokl. Vyss. Shkoly Biol. Nauki; Chernyak et al. 1975, BBRC; Chernyak et al. 1982, Anal. Biochem.].
Создана оригинальная спектрофотометрическая кювета для исследования ферментативных реакций под высоким гидростатическим давлением.
Исследована кинетика реакции, катализируемой лактатдегидрогеназой из мышц кролика, при давлении 1 кБар. [Chernyak et al. 1984, FEBS Lett.].
По результатам исследований опубликовано свыше 150 научных работ в отечественных и международных научных журналах.
Участие в научно-исследовательских проектах и грантовая поддержка
В настоящее время сотрудники отдела активно участвуют в выполнении ряда грантов РФФИ.
Педагогическая работа
Сотрудники отдела осуществляют научное руководство студентами и аспирантами факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ. Кроме того, в отделе проводится практикум для студентов кафедры вирусологии биологического факультета МГУ, а в 2011 году был проведен практикум для участников программы «RECESS-System Biology», финансируемой РФФИ и ДФГ (Германия). Для ознакомления с методами дифференциальной сканирующей и изотермической титрационной калориметрии в отделе написаны методические указания. За время существования отдела в нем были подготовлены и успешно защищены 6 кандидатских и одна докторская диссертация.
Статьи
- Guseva Ekaterina A., Tereshchenkov Andrey G., Kamzeeva Polina N., Myasnikov Boris P., Slushko Georgy K., Belyaev Evgeny S., Sokolskaya Sofya Y., Golubeva Julia A., Rubtsova Maria P., Sergiev Petr V., Aralov Andrey V.(2025) AMPK-specific autophagy activator based on 1,3-diaza-2-oxophenoxazine. Bioorganic Chemistry, >>
- Batool Zahra, Pavlova Julia A., Paranjpe Madhura N., Tereshchenkov Andrey G., Lukianov Dmitrii A., Osterman Ilya A., Bogdanov Alexey A., Sumbatyan Natalia V., Polikanov Yury S.(2024) Berberine analog of chloramphenicol exhibits a distinct mode of action and unveils ribosome plasticity. Structure, >>
- Tereshchenkov Andrey G., Khairullina Zimfira Z., Volynkina Inna A., Lukianov Dmitrii A., Nazarov Pavel A., Pavlova Julia A., Tashlitsky Vadim N., Razumova Elizaveta A., Ipatova Daria A., Timchenko Yury V., Senko Dmitry A., Efremenkova Olga V., Paleskava A(2024) Triphenylphosphonium Analogs of Short Peptide Related to Bactenecin 7 and Oncocin 112 as Antimicrobial Agents. Pharmaceutics, >>
- Volynkina Inna A., Bychkova Elena N., Karakchieva Anastasiia O., Tikhomirov Alexander S., Zatonsky George V., Solovieva Svetlana E., Martynov Maksim M., Grammatikova Natalia E., Tereshchenkov Andrey G., Paleskava Alena, Konevega Andrey L., Sergiev Petr V.(2024) Hybrid Molecules of Azithromycin with Chloramphenicol and Metronidazole: Synthesis and Study of Antibacterial Properties. Pharmaceuticals, >>
- Marina Valeriya I., Bidzhieva Medina, Tereshchenkov Andrey G., Orekhov Dmitry, Sagitova Vladislava E., Sumbatyan Nataliya V., Tashlitsky Vadim N., Ferberg Artem S., Maviza Tinashe P., Kasatsky Pavel, Tolicheva Olga, Paleskava Alena, Polshakov Vladimir I.,(2024) An easy tool to monitor the elemental steps of in vitro translation via gel electrophoresis of fluorescently labelled small peptides. RNA, >>
- Еремин С.А., Мухаметова Л.И., Арутюнян Д.А., Терещенков А.Г., Сумбатян Н.В., Прийма А.Д., Нестеренко И.С., Берлина А.Н., Сотников Д.В.(2024) Разработка методики поляризационного флуоресцентного иммуноанализа для определения тилозина в мёде. Журнал аналитической химии, >>
- Mukhametova Lilya I., Eremin Sergei A., Osipova Anastasia, Tereshchenkov Andrey G., Sumbatyan Natalia V.(2024) Synthesis and characterization of tracers and development of a fluorescence polarization immunoassay for chloramphenicol with high sensitivity in milk. Public Health and Toxicology, >>
- Eremin S.A., Mukhametova L.I., Arutyunyan D.A., Tereshchenkov A.G., Sumbatyan N.V., Priima A.D., Nesterenko I.S., Berlina A.N., Sotnikov D.V.(2024) Development of a Fluorescence Polarization Immunoassay for the Quantification of Tylosin in Honey. Journal of Analytical Chemistry, >>
- Pavlova J.A., Tereshchenkov A.G., Nazarov P.A., Lukianov D.A., Skvortsov D.A., Polshakov V.I., Vasilieva B.F., Efremenkova O.V., Kaiumov M.Y., Paleskava A., Konevega A.L., Dontsova O.A., Osterman I.A., Bogdanov A.A., Sumbatyan N.V.(2023) Conjugates of Chloramphenicol Amine and Berberine as Antimicrobial Agents. Antibiotics, >>
- Khairullina Zimfira Z., Makarov Gennady I., Tereshchenkov Andrey G., Buev Vitaly S., Lukianov Dmitrii A., Polshakov Vladimir I., Tashlitsky Vadim N., Osterman Ilya A., Sumbatyan Natalia V.(2022) Conjugates of Desmycosin with Fragments of Antimicrobial Peptide Oncocin: Synthesis, Antibacterial Activity, Interaction with Ribosome. Biochemistry (Moscow), >>
- Хайруллина З.З., Макаров Г.И., Терещенков А.Г., Буев В.С., Лукьянов Д.А., Польшаков В.И., Ташлицкий В.Н., Остерман И.А., Сумбатян Н.В.(2022) Конъюгаты десмикозина с фрагментами антимикробного пептида онкоцина: синтез, антибактериальная активность, взаимодействие с рибосомой. Биохимия, >>
- Pavlova Julia A., Khairullina Zimfira Z., Tereshchenkov Andrey G., Nazarov Pavel A., Lukianov Dmitrii A., Volynkina Inna A., Skvortsov Dmitry A., Makarov Gennady I., Abad Etna, Murayama Somay Y., Kajiwara Susumu, Paleskava Alena, Konevega Andrey L., Anton(2021) Triphenilphosphonium Analogs of Chloramphenicol as Dual-Acting Antimicrobial and Antiproliferating Agents. Antibiotics, >>
- Chen C-W, Pavlova JA, Lukianov DA, Tereshchenkov AG, Makarov GI, Khairullina ZZ, Tashlitsky VN, Paleskava A., Konevega AL, Bogdanov AA, Osterman IA, Sumbatyan NV, Polikanov YS(2021) Binding and Action of Triphenylphosphonium Analog of Chloramphenicol upon the Bacterial Ribosome. Antibiotics, >>