CC BY
9
3-2008
БЮЛЛЕТЕНЬ ВОЛГОГРАДСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАМН
электрических, электромагнитных устройств, приборов и установок, применяемых в медицинской практике, промышленности и быту, и в большей или меньшей мере влияющих на все живые организмы, которые оказались в границах создаваемых ими полей.
Исследование выполнено на одном из самых распространенных в лабораторной практике микроорганизмов — Saccharomyces сеге^ае.
Образцы водной взвеси 0,3 г пекарских дрожжей с добавлением 0,03 ммоль ИДЯК и ацетатного буфера (рН = 6) экспонировались в течение 30 минут в слабом постоянном магнитном поле (ПМП) индукцией &=0,03 Т с горизонтальной ориентацией силовых линий и ПМП индукцией &=0,08Т с вертикальной ориентацией силовых линий. В качестве вариантов сравнения были взяты аналогичные образцы без воздействия ПМП, а также образцы растворов, содержащих в качестве сорбтива ЭДТУК.
Обнаружено, что ИДЯК из водного раствора сорбируется лучше (90,3±0,3) %, чем ЭДТУК — (87,5±0,5) % от исходного количества. ПМП индукцией 0,03 Т слабо влияет на процесс сорбции; ПМП индукцией 0,8 Т усиливает этот процесс.
Параллельно методом восходящей тонкослойной бумажной хроматографии был проведен качественный анализ продуктов деструкции ИДЯК в водном растворе под воздействием УФ-излучения. В составе продуктов распада обнаружены: янтарная кислота и аминокислоты: &-аланин, серин. Все эти вещества в норме присутствуют в растениях, животных и микроорганизмах в качестве метаболитов и, следовательно, могут поглощаться из внешней среды. Также исследовано влияние ИДЯК на гликолитическую активность дрожжевых организмов как с экспозицией в магнитном поле, так и без нее. В опыте сравнивали объемы С02, выделенного дрожжами в средах, содержащих глюкозу, глюкозу с добавкой ЭДТУК и глюкозу с добавкой ИДЯК при рН = 6 (ацетатный буфер). Обнаружено слабое, стимулирующее процесс гликолиза действие ЭДТУК и значительное стимулирующее действие ИДЯК.
Экспозиция в слабом ПМП оказалась фактором, дополнительно интенсифицирующим процесс окисления глюкозы дрожжами, причем максимальные объемы С02 отмечены в варианте опыта с использованием ИДЯК и экспозицией в ПМП индукцией 0,03 Т.
Результаты работы позволяют сделать вывод о том, что ИДЯК обладает по отношению к пекарским дрожжам биостимулирующим действием, изменяющимся в ПМП в зависимости от величины индукции. В плане практического использования ИДЯК — вещество, которое можно оценивать как успешную альтернативу самому известному из ком-плексонов — ЭДТУК.
УДК 577.15:547.472.3:007
РОЛЬ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ОБРАБОТКИ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ИНФОРМАЦИИ В ЭНЗИМОКРИСТАЛЛОМИКЕ (на примере термомодификации лактатдсгпдрогсназы)
А. Г. Соловьева, А. К. Мартусевич, А. В. Бочкарева
Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии Росмедтехнологий
Выявлена роль компьютерных технологий обработки структурно-функциональной информации в эн-зимокристалломике.
Ключевые слова: энзимокристалломика, компьютерные технологии, лактатдегидрогеназа.
Современный научный подход, базирующийся на получении быстрой и объективной биоинформации, диктует необходимость применения компьютерных технологий. Особую значимость информатизация приобретает в плане включения ее как облигатного компонента в любой алгоритм интегрального мониторинга организма человека. Последние годы нами изучаются способы оценки метаболического статуса на основании комплекса физико-биохимических показателей (Мартусе-вич А. К. и др., 1999—2008; Соловьева А. Г., Зимин Ю. В., 2007). Поэтому создание единого алгоритма мониторинга биосред с привлечением компьютерных технологий, а также его реализация на примере термомодификации искусственной биосистемы и явились целью настоящего исследования.
Нами произведено изучение 38 препаратов частично очищенной лактатдегидрогеназы (ДДГ), выделенной из печени здоровых белых лабораторных крыс-самцов линии Wistar массой 180— 200 г. Навеску из 1 г печеночной ткани измельчали ножницами и гомогенизировали в 10 мл дистиллированной воды, центрифугировали в течение 15 мин при 6000 об/мин. Осадок отбрасывали, активность фермента определяли в надоса-дочной жидкости.
Следующим этапом модельного эксперимента являлась термомодификация ДДГ. Для этого раствор, содержащий фермент, помещали в термостат при 60 °С на 15 мин, затем вынимали и оставляли при комнатной температуре на 15 мин. Аналогично исследовали активность ДДГ. Были изучены каталитическая активность лактатдегид-рогеназы и кинетические показатели протекания реакции, связанной с ее функционированием с учетом термоденатурации. Определение активности фермента производили спектрометрически по методу Г. А. Кочетова (1980) с использованием в качестве субстрата молочной кислоты (для проведения прямой реакции). Оценку активности фермента в обратной реакции также осуществляли
БЮЛЛЕТЕНЬ ВОЛГОГРАДСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАМН 3-2008
спектрометрически при помощи пировиноградной кислоты, применяемой в качестве субстрата. Активность ДДГ выражали в нмоль НАДН за 1 мин на 1 мг белка.
Кинетические характеристики реакции — время полупревращения субстрата (К) и скорость накопления продуктов реакции (Vmax) — определяли расчетным путем по общепринятым формулам (KostirJ., 1985).
Свободный кристаллогенез препаратов изучаемого энзима и характер его сокристаллизации с базисным веществом (0,9-й% раствор хлорида натрия) изучали с помощью метода расширенной тезиокристаллоскопии.
Указанный комплекс тестов выполняли до начала и по окончании модельного термовоздействия.
Статистическая обработка полученных данных производилась с применением программы Primer of Biostatistics Version 4.03.
Использование сопряженного с компьютером спектрофотометра позволило непосредственно при выводе данных каждого исследования получить для каждого случая расчетные кинетические показатели [время полупревращения субстрата (К) и скорость накопления продуктов реакции ( Vmax)] и показатели активности ферментативной реакции. Установлено, что после термоденатурации препарата лактатдегидрогеназы показатели активности прямой реакции достоверно возрастают с (16,74 ± 4,90) в контроле (до тепловой обработки) до (42,84 ±6,51) нмоль/минхмг белка после тепловой обработки, а обратной — достоверно снижаются с (98,65 ± 8,97) до (26,38 ± 7,07) нмоль/минхмг белка. Статистически достоверные отличия наблюдаются по всем кинетическим показателям. Их значения для исследуемой ЛДГ составляют: для прямой реакции в контроле (до тепловой обработки) К = 4,89 ± 1,74, V = 1,98 ± 0,87, после термо-
t ' 77 max ' 77 1
денатурации Kt = 0,79 ± 0,31, Vmax= 0,91 ± 0,86; для обратной реакции в контроле Kt = 2,24 ± 0,77, V = 3,64 ± 2,34, после термоденатурации
max
К = 13,70 ± 6,40, V = 16,80 ± 8,80.
t max
Проведение второй части эксперимента, посвященной исследованию кристаллогенных и инициирующих свойств ЛДГ при дозированном воздействии высокой температуры, указало на их наблюдающиеся трансформации. В частности, в образцах, представляющих собой только раствор ЛДГ, после термомодификации отмечалось сужение краевой зоны фации, сопровождающееся насыщением центральной и промежуточной зон частично разрушенными одиночными и мелкими дендритными образованиями. При исследовании инициированного кристаллогенеза регистрировались тенденции к снижению инициирующей способности фермента и нарастанию степени деструкции его микропрепарата после термической обработки. Эти изменения зафик-
сированы специализированными компьютерными программами обработки изображений в виде кристаллограмм и тезиграмм.
Заключение:
1. Компьютерные технологии являются важным звеном в интегральном алгоритме энзимокри-сталлоскопического мониторинга состояния биосистемы.
2. Предложенный алгоритм продемонстрировал эффективность в оценке каталитических и кристаллогенных свойств лактатдегидрогеназы при ее модельной термомодификации.
УДК 54:621.72
ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ. ИНДУКТИВНЫЙ И СТЕРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТЫ ИЗОПРОПИЛЬНОЙ ГРУППЫ
В. В. Туровцсв, М. Ю. Орлов*, Ю. Д. Орлов*
Тверская государственная медицинская академия, Тверской государственный университет*
Проведено химическое моделирование и найдены индуктивный и стерический эффекты изопропиль-ной группы.
Ключевые слова: изопропильная группа, химическое моделирование, индуктивный эффект, стери-ческий эффект.
В настоящее время конструирование веществ с заданными свойствами является одним из самостоятельных разделов медицинской химии и фармакологии. Поиск перспективных лекарств идет по разным направлениям. Наиболее распространенными среди используемых методов являются феноменологические подходы, известные как «строение-свойство» (QSPR) и «строение-активность» (QSAR). Широкое привлечение физики и прогресс в компьютерной технике позволяют объяснить найденные закономерности в рамках квантовой механики.
Теорема Хоэнберга-Кона и «голографическая теорема» заложили основу теоретического химического моделирования. Главное следствие теоремы: все индивидуальные свойства молекулы определяются распределением ее электронной плотности (р). Связь терминов классической теории строения молекул со свойствами электронной плотности осуществляется в рамках теории «атомов в молекулах» (AIM). Поэтому основной упор в развитии QSPR и QSAR постепенно смещается от моделирования строения к моделированию распределения электронной плотности. Здесь в QSPR и QSAR привлекаются аддитивные подходы, основанные на переносимости свойств функциональных групп, как следствие переносимости электронной плотности этих групп. Моделирование (придание нужной формы) р в этих рамках заключается в деформации электронной плотности исходной мо-
