Кристаллопротеомика в современной биологии и медицине

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Медицина


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

А.К. Мартусевич, О. Б. Жданова, О. И. Шубина КРИСТАЛЛОПРОТЕОМИКА В СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ И
МЕДИЦИНЕ
А.К. Martusevich, О.В. Zhdanova, O.I. Shubina CRYSTALLOPROTEOMICS IN MODERN BIOLOGY AND MEDICINE
Кировская государственная медицинская академия
Нижегородский научно-исследовательский институт травматологии и
ортопедии
В статье с синтетических позиций рассмотрены достижения последних десятилетий в принципиально новой для биомедицинских дисциплин области — протеомике. Показана взаимосвязь новых синтетических биологических наук — геномики, протеомики и биоинформатики. Раскрыты понятия «биоинформатика белков», «функциональная протеомика» и «протеомный анализ». Показана потенциальная роль методов исследования кристаллогенных свойств различных биогенных объектов в обосновании методологии кристаллопротеомики.
Ключевые слова: протеомика, кристаллопротеомика, биокристалломика, методы
исследования.
In this article the achievements of last decades in a totally new field of science — proteomics -were synthetically analyzed. Interaction between genomics, proteomics and bioinformatics as new synthetic biosciences are shown. Terms «protein bioinformatics», «functional proteomics» and «proteomic analysis» are revealed. Potential role of investigation methods of different biological objects crystallogenic properties in crystalloproteomics methodology basis is presented.
Key words: proteomics, crystalloproteomics, biocrystallomics, investigation methods.
Изучая создание рук человека — белковый кристалл, мы познаем устройство и способ функционирования белков, из которых в
течение двух миллиардов лет было
построено все живое на Земле.
Ю. А. Владимиров, 2003
Вторая половина прошлого столетия стала эпохой бурного развития аналитических методов биохимии, молекулярной биологии и вычислительной технике. Выдающиеся успехи, достигнутые в данных областях, привели к возможности расшифровки последовательностей оснований нуклеиновых кислот и к записи полного генома живого организма. Впервые полный геном был
расшифрован в 1980 г. у бактериофага phi X-174, затем у первой бактерии —
Haemophilus influenzae. С завершением XX в. была закончена обширная работа по изучению полного генома человека (примерно 3 млрд. оснований нуклеиновых кислот). Уже расшифрованы геномы нескольких десятков видов живых организмов. В этот период возникли две новые биологические науки: в 1987 г. впервые в печати использован термин «геномика», а в 1993 г. -
«биоинформатика».
У каждого биологического вида часть генома представлена участками, кодирующими аминокислотные последовательности белков. Например, у человека количество подобных участков составляет 100 ООО (по некоторым оценкам, 300 ООО, а с учетом химических модификаций — нескольких млн.). Многочисленными исследователями показано, что в полная корреляция между наборами мРНК и белков отсутствует. Кроме того, многие белки, синтезированные на рибосомах в соответствии с нуклеотидной последовательностью, после синтеза подвергаются модификации и могут существовать в организме в двух формах (модифицированной и
немодифицированной), которые могут существенно отличаться по свойствам и функциональной активности. Значимо, что белки могут обладать
множественными вариантами пространственной конфигурации, которые
затруднительно определить по линейным последовательностям нуклеотидов и аминокислот. Поэтому прямое выделение и определение структур всех функционирующих белков актуально (современный уровень изученности — около 10% белков человека). В связи с этим в дополнение к геномике появился термин «протеомика», объектом исследования которой является протеом (от англ. РЯОТЕтз — белки и genOMe — геном). В печати упоминание о протеоме впервые появилось в 1995 г.
Следует добавить, что большую роль в жизнедеятельности организмов играют многочисленные короткие фрагменты белковых предшественников, получившие название олигопептидов, или просто пептидов. Их наличие обуславливает вариабельность в оценке количества белково-пептидных компонентов у представителей одного вида. Поэтому наряду с терминами «протеом» и «протеомика» в настоящее время уже употребляются такие термины, как «пептидом» и «пептидомика», представляющие собой часть протеома и протеомики. В целом современное состояние молекулярной биологии позволяет составить следующую схему взаимосвязи новых биомедицинских наук (рис. 1).
ГЕНОМИКА
Рис. 1. Взаимосвязь трех новых биологических наук В настоящее время рассматриваемые науки могут быть определены
следующим образом:
Геномика — наука, занимающаяся изучением структуры и функций генов {геном — совокупность всех генов организма).
Биоинформатика — наука, занимающаяся изучением биологической информации с помощью математических, статистических и компьютерных методов.
Протеомика — направление молекулярной биологии, занимающееся сравнительным изучением клеточных протеомов.
Протеомом называют сумму всех белков, которые могут быть экспрессированы геномом данной клетки в определенный момент времени.
Основной задачей протеомики является предсказание и исследование функциональной роли отдельных белков путем экспериментального сопоставления их качественного и количественного составов в разных клетках. В случае бактерий — в клетках филогенетически близких видов.
В задачу протеомики входит установление связи между структурой белка и его функциями. Протеомика включает в себя структурную протеомику, функциональную протеомику и прикладную протеомику.
В протеомике проводится определение структуры не одного, а сразу множества белков, и к настоящему времени для этого разработан специальный цикл процедур и создан арсенал приборов (рис. 2).
Рис. 2. Инструменты протеомики
На рис. 2 приведена схема лабораторного цикла от приготовления образца до определения его структуры. После выделения и очистки с помощью двумерного электрофореза проводится разделение белков. Это разделение идет по двум направлениям: в одном разделяются молекулы белка, имеющие разную массу, в
другом — различный суммарный электрический заряд. В результате этой тончайшей процедуры на специальном носителе одинаковые молекулы группируются, образуя макроскопические пятна, причем в каждом пятне содержатся только одинаковые молекулы. Число пятен, т. е. число разных белков или пептидов, может составлять многие тысячи, и для их исследования используются автоматические устройства для обработки и анализа. Затем проводится отбор пятен и введение содержащихся в них веществ в масс-спектрометр, с помощью которого и определяется первичная структура каждого белка.
Таким образом, задача структурной протеомики сводится к выделению, очистке, определению первичной, вторичной и третичной структур всех белков живого организма, а ее основными средствами являются двумерный электрофорез, масс-спектрометрия и биоинформатика.
Биоинформатика белков
Существование огромного количества различных белков привело к необходимости создания информационных баз (банков) данных, содержащих все известные сведения. В общих базах содержатся сведения о всех известных белках живых организмов, т. е. о глобальном протеоме всего живого. Установлено, что наибольшее число белков содержит по несколько сотен аминокислотных остатков. К ним относятся ферменты и другие достаточно мобильные молекулы. Среди более крупных белков много таких, которые выполняют опорную или защитную функции, скрепляя биологические структуры и придавая им прочность.
В глобальном протеоме особое место занимают небольшие очень подвижные молекулы, содержащие не более 50 аминокислотных остатков и обладающие специфическим спектром функциональной активности. Они называются олигопептидами, или просто пептидами. На сегодняшний день расшифрована структура почти 6000 олигопептидов, выделенных из представителей всех царств живого.
Таким образом, задачами биоинформатики являются накопление информации о физико-химических и биологических свойствах белков, анализ этой информации, каталогизация и подготовка информационной базы и вычислительных средств для выявления механизмов их функционирования.
Функциональная протеомика
Наличие в организме того или иного белка дает основание предполагать, что он обладает (или обладал) определенной функцией, а весь протеом служит для того, чтобы осуществлялась полноценная жизнедеятельность всего организма. Функциональная протеомика занимается определением функциональных свойств протеома, и решаемые ею задачи существенно сложнее, чем, например, определение белково-пептидных структур.
Исходные
соединения
Синтез
Ковалентные
связи
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ХИМИЯ
Ком н ледообразование
Межмолеку-лырныс связи
Супермолекула
СУПРА-
МОЛЕКУЛЯРНАЯ
ХИМИЯ
I А
Распознавание Преобразование Перемещение
Функциональные
компоненты
Самосборка
Самоорганизация
Организованные
ансамбли
Молекулярные и су пра мол екуля рн ые устройства
[поли-
МОЛЕКУЛЯРНАЯ
химия]
Рис. 3. От молекулярной к супрамолекулярной химии (схемаЖ. -М. Лена)
(из www. chem. msu. su/rus/lab/phys/crychem/welcome. ru)
Очевидно, что функционирование протеома осуществляется в многокомпонентной среде, в которой присутствует множество молекул других химических классов — сахаров, липидов, простагландинов, различных ионов и многих других, включая молекулы воды. Не исключено, что через некоторое время появятся такие термины, как «сахаром», «липидом» и им подобные. Белковые молекулы взаимодействуют с окружающими их другими или такими же, как и они, структурами, что в конечном итоге приводит к возникновению функциональных реакций сначала на молекулярном уровне, а затем и на макроскопическом. Уже известно множество таких процессов, в том числе с участием белков. Среди них взаимодействие фермента с субстратом, антигена с антителом, пептидов с рецепторами, токсинов с ионными каналами и т. д. (рецепторы и ионные каналы также являются белковыми образованиями). Для выявления механизмов этих процессов проводятся как экспериментальные исследования индивидуальных участников взаимодействия, так и системные исследования средствами биоинформатики. С химических позиций данные процессы затрагивают область особого направления — супрамолекулярной химии
(рис. 3), трактуемой как & quot-химия за пределами молекулы& quot-, изучающая структуру и функции ассоциаций двух или более химических частиц, удерживаемых вместе межмолекулярными силами& quot- (Лауреат Нобелевской премии Ж. -М. Лен, 1989). Данная отрасль химии является синтетической дисциплиной, интегрально рассматривающей молекулярные процессы с позиций всех значимых в этом аспекте наук химико-биологического профиля.
Рис. 4. Истоки супрамолекулярной химии (И.Е. Лубниной) (из www. chem. msu. su/rus/lab/phys/crychem/welcome. ru)
Практическая протеомика
Главной задачей протеомики является выявление механизмов взаимодействия огромного числа белков и пептидов в одном организме. Актуальность данного вопроса заключется в том, что имеет место тесная связь между трансформациями белкового состава биосубстратов организма и его функциональным состоянием. Поэтому протеомные исследования способны создать базис для разработки новых лекарственных средств и методов лечения, основанных на систематизации и уточнении механизмов развития патологических процессов и путей их устранения на молекулярном уровне. Первое практическое применение протеомных исследований состоялось задолго до появления самого термина «протеомика», еще в начале XX в., когда была обнаружена роль инсулина в развитии сахарного диабета.
В настоящее время протеомика вместе с геномикой и биоинформатикой
ориентированы на создание новых лекарственных препаратов, в которых молекулярными мишенями будут служить конкретные белки. Изыскание новых мишеней для действия лекарств решается с помощью биоинформатики, причем объектом анализа является геном. После анализа генома необходимо получить доказательства того, что данный белок интенсивно экспрессируется и находится в клетке в рабочем состоянии. Последнюю задачу решает протеомика, что позволяет выявить молекулярную мишень для вновь создаваемого лекарственного средства.
Роль кристаллографических методов в протеомном анализе
При изучении пространственной структуры белков существует два принципиальных подхода: исследование в растворе и в кристаллическом состоянии. Основной метод, дающий непосредственную информацию о пространственном расположении атомов в молекуле белка, рентгеноструктурный анализ. Он применим только для хорошо кристаллизующихся белков. При этом наряду с кристаллом нативного белка необходимо получать производные, содержащие тяжелые атомы, которые были бы изоморфными исходному белку, т. е. давали бы подобные кристаллические структуры. Тяжелый атом вводится в молекулу белка при & quot-вымачивании"- кристалла в соответствующем растворе или в процессе кристаллизации. Иногда используют химическую модификацию белков, например п-хлормеркурийбензоатом по 8Н-группам.
Интерпретация карт электронной плотности молекулы значительно облегчается при знании аминокислотной последовательности. Однако далеко не каждый белок удается получить в кристаллическом состоянии. Необходимое условие кристаллизации — сохранение нативной конформации, которая часто реализуется лишь в условиях, приближенных к физиологическим. В частности, белки, входящие в состав нуклеопротеидных комплексов (рибосома, вирусы), хорошо кристаллизуются только в составе таких комплексов. С помощью обычного рентгеновского излучения проводить анализ таких гигантских образований сложно. В этих случаях используют синхротронное рентгеновское излучение, интенсивность которого может быть на два порядка выше. Вследствие этого резко сокращается время эксперимента по регистрации дифракционных отражений, а также снижается количество исследуемого вещества. Ряд мембранных белков кристаллизуется в условиях нативного липидного окружения с образованием т. наз. & quot-двухмерных"- кристаллов, представляющих из себя регулярно упакованные молекулы белка в бислойной липидной мембране. При изучении двухмерных кристаллов используют электронную микроскопию и электронографию.
Во многих случаях хорошие результаты получают, применяя нейтронографию. Нейтроны, имея низкую энергию, в отличие от рентгеновских лучей не разрушают кристаллы белка, в результате чего можно получить полный набор дифракционных данных от одного кристалла. С использованием этого
метода удается локализовать в структуре белка отдельные атомы водорода, а также расположение молекул кристаллизационной воды.
Конформация белка в кристалле может лишь незначительно отличаться от конформации в растворе. Поэтому наряду с исследованием кристаллов необходимо проведение изучения белка в его природной среде. Существует совокупность методов исследования пространственной структуры белков в растворе. Наиболее часто используются оптические методы (УФ-, ПК- и Раман-спектроскопия, круговой дихроизм, флуоресценция), ЯМР и ЭПР. Ни одним из этих методов в отдельности невозможно определить конформацию белка, но их комбинация в ряде случаев дает информацию, сравнимую по ценности с рентгеноструктурным анализом.
Белковая кристаллография стала возможной, после того как биохимики научились выделять достаточно большие количества чистого белка и выращивать качественные кристаллы. Эта процедура требует тщательности и времени, а успех во многом зависит от таланта и находчивости экспериментатора. Тем не менее к настоящему времени получены кристаллы нескольких тысяч различных белков.
Первую рентгенограмму кристаллов пепсина получили в 1934 г. английские ученые Джон Бернал и Дороти Хочкин. Наличие четкой дифракционной картины (системы рентгеновских пятен, или рефлексов) показало, что все молекулы белка имеют одинаковую упорядоченную структуру. В рентгеноструктурном анализе параллельный пучок рентгеновских лучей направляется на кристалл, где рассеивается атомами. В результате строго периодического расположения рассеивающих центров возникает дифракция лучей и появляются рефлексы. Их интенсивность служит исходным материалом, по которому восстанавливается конфигурация рассеивающего ансамбля. Однако расшифровать строение белка на основании дифракционной картины представлялось невозможным до тех пор, пока было установлено, как определять фазы рассеянных рентгеновских лучей (М. Перутц с сотр., 1954). Они использовали рентгенограммы производных кристаллов, содержащих атомы тяжелых металлов в месте их связывания белковыми молекулами. С помощью такого метода изморфного замещения Дж. Кендрью с сотр. в 1958 г. получили пространственную конфигурацию миоглобина с разрешением 6А, а еще через два года — с разрешением 2 А. Одновременно М. Перутц с сотр. установили строение гемоглобина с разрешением 5.5 А.
В нашей стране изучение структуры белков методами рентгеновской кристаллографии и электронной микроскопии было начато Б. К. Вайнштейном с сотрудниками в 1959—1960 гг. в лаборатории структуры белка, созданной в Институте кристаллографии АН СССР. В 1975—1978 гг. расшифровали структуру растительного аналога гемоглобина, леггемоглобина, сначала с разрешением 5 А, а затем 2.8 А. К настоящему времени в этой лаборатории определена структура 46 белков, причем для 8-ми с атомным разрешением, т. е. близким к одному ангстрему (рис. 5).
Виру& lt-
кра пчатости гв-оздики
Модель укладки частиц вкрусэ кра пчаюсги га& amp-гдик.и, а кристалле-.
Б каждой частице 180 идем гичных белковых молекул.
пегг^могяобїін
Ьиназ-а
Рис. 5. Кристаллы некоторых ферментов (слева) и вирусов, полученные в
Институте кристаллографии РАН
С учетом вышесказанного, явление кристаллизации играет значимую роль в осуществлении протеомного анализа, а, следовательно, требует более тщательного изучения, в том числе с привлечением подходов биокристалломики.
Биокристалломика — биологическая наука, изучающая общие закономерности кристаллизации в биологических системах с позиций молекулярной биологии и медицины.
Биокристалл — твердое структурное образование биологических молекул, имеющее определенное упорядоченное строение.
Методы биокристалломных исследований
За последние тридцать пять лет были сформированы многочисленные методические подходы к проведению медицинской кристаллографии, однако необходимо отметить, что большинство из них имеют своей сущностью лишь модификацию условий проведения дегидратационного процесса, тогда как возможно выделить только три принципиально различных варианта:
А) свободная кристаллизация, когда высушиванию подвергается
непосредственно анализируемый биосубстрат-
Б) инициированный кристаллогенез, когда изучается результат дегидратации системы «биосубстрат — базисное кристаллообразующее вещество» (на основании исследования структурогенеза последнего) —
В) парциальная кристаллизация (метод модельных композитов, субстратная конгрегация) — совокупность способов воссоздания отдельных составляющих кристаллоскопической картины определенного субстрата.
К настоящему времени предложены следующие кристаллоскопические методы исследования биосубстратов:
1) Классическая кристаллоскопия (Каликштейн Д. Б., Мороз Л. А., Квитко
Н. Н. с соавт., 1990- Савина Л. В., 1992, 1999- Шабалин В. Н., Шатохина С. Н., 2001- Алексеева О. П., Воробьев А. В., 2003) — один из наиболее распространенных вариантов выполнения дегидратационного теста, сущностью которого, как уже указывалось, является непосредственная кристаллизация биоматериала. Подготовка препаратов может проводиться как при комнатных условиях, так и в термостате (37−40°С).
2) Тезиграфия (Нефедова Н. Б., Цывенкова Л. А., 1985- Мороз Л. А., Каликштейн Д. Б., 1986- Гугутишвили Ц. Г., Симонишвили Л. М., 1990- Кидалов
В. Н., Хадарцев А. А., Якушина Г. Н, 2004) также относится к превалирующим и наиболее общим способам выполнения кристаллоскопического теста и представляет собой дополнительное введение в высушиваемую биосреду различных химических веществ с целью инициации процессов кристаллизации. Для этого используют широкий спектр кристаллообразователей (ЫаС1, СаСЬ, MgCl2 и другие).
В лабораториях, использующих данный кристаллографический метод, его реализация осуществляется путем применения классической тезиграфии, т. е. рассмотрения результата дегидратации системы, состоящей из биоматериала и базисного вещества как самостоятельного образца. Имеются единичные сообщения, посвященные использованию контрольного образца базисного веществ (Тарусинов Г. А., 1994), однако его применение по непонятным причинам резко ограничено (Камакин Н. Ф., Мартусевич А. К., 2003- Мартусевич А. К., 2004). В связи с этим нами предлагается выделять три варианта выполнения тезиграфического теста:
а) классическая тезиграфия — подразумевает рассмотрение дегидратации смеси биоматериала и базисного кристаллообразующего вещества как самостоятельного образца- требует сличения полученного результата с заранее имеющимися картинами (& quot-фотографический"- подход) —
б) сравнительная тезиграфия — включает применение дополнительного контрольного образца чистого базисного вещества в целях нивелирования внешних условий кристаллизации- дает возможность указывать на степень и характер инициации кристаллогенеза базисного соединения-
в) дифференциальная тезиграфия — основана на сравнительном анализе инициации одним и тем же биосубстратом кристаллообразования различных по
составу и свойствам базисных веществ.
3) Профильная дегидратация (Шабалин В. Н., Шатохина С. Н., 1999). Подразумевает нанесение биологических жидкостей на предметное стекло, предварительно обработанное раствором лецитина определенной концентрации. С помощью лецитина представляется возможным, по мнению авторов, изменить сродство кристаллов к фиксирующей поверхности.
4) Вакуумная кристаллоскопия (Савина Л. В., 1999) предусматривает приготовление (высушивание) препаратов в условиях вакуума. Этим достигается изолированность дегидратируемого образца от внешней среды, создается относительно закрытая система, в которой осуществляются удаление жидкой части биосреды и процесс биокристаллизации.
5) Кристаллизация биологических жидкостей в закрытой ячейке
(Антропова И. П., Габинский Я. Л., 1997): обеспечивается изоляция
формирующегося образца от внешней среды аналогично вакуумной кристаллоскопии, однако технически данный способ более удобен для практического применения, так как не требует создания условий вакуума, а лишь использования закрытого объема, в котором возможно непосредственное проведение микроскопии. Авторами модификации применялось предварительное центрифугирование биоматериала.
6) Поясная кристаллоскопия — метод кристаллографического исследования биоматериала, основанный на изучении поясов кристаллизации и отдельных кристаллических образований (Колединцев М. Н., 1999- Колединцев М. Н., Нечаев Д. Ф., Майчук Н. В., 2002- Колединцев М. Н., Майчук Н. В., 2002). Физико-химическим базисом способа является гетерогенность компонентного состава биологических жидкостей в зависимости от молекулярных масс веществ, являющихся элементами данной биосреды, а, следовательно, их различной способности к передвижению по текстуре фации в динамике дегидратации образца и формирования фации. Это приводит к образованию одного или (в большинстве случаев) нескольких поясов кристаллизации, регистрация которых и позволяет судить о широте спектра молекулярных масс компонентов анализируемого материала (Колединцев М. Н., Нечаев Д. Ф., Майчук Н. В., 2002).
7) Метод клиновидной дегидратации (Шабалин В. Н., Шатохина С. Н., 2001−2005) — способ высушивания капли биосубстрата, размещенной на прозрачной плоскости. Капля имеет форму клина на поперечном разрезе, что создает условия неравномерной скорости дегидратации в радиальном направлении. С позиций авторов, это вызывает осмофоретическое перемещение растворенных веществ в объеме дегидратируемой капли в соответствии с физико-химическими параметрами и формирование четких, строго индивидуализированных структур, соответствующих состоянию организма, из которого была получена исследуемая жидкость.
8) Поляризационная микроскопия (Рапис Е. Г., 1976- Антропова И. П., Габинский Я. Л., 1997- Савина Л. В., Павлищук С. А., Самсыгин В. Ю. с соавт., 2003) — способ оценки результатов свободного или инициированного
кристаллообразования биологической жидкости в поляризованном свете, позволяющий выявить некоторые дополнительные особенности как фации в целом, так и отдельных ее структурных элементов, а также охарактеризовать ее текстуру. Представляет собой универсальную модификацию подхода к визуализации результатов кристаллогенеза и может быть использован как дополнение к любому из кристаллографических методов исследования биосред.
9) Метод «модельных композитов» (Савина Л. В., 2003) основан на кристаллизации отдельных компонентов биологических жидкостей и имеет своей целью уточнение химической структуры кристаллов, образующихся при высушивании нативных биологических субстратов.
10) Субстратная конгрегация (Г. Г. Коротько, 2000) — вспомогательный кристаллографический метод, позволяющий моделировать кристаллообразование отдельных компонентов, являющихся составляющими биологических субстратов (липидов, белков, полисахаридов).
11) Жидкокристаллическая термография (Буйко А. С., Цыкало А. Л., Терентьева Л. С. с соавт., 1977- Шкромида М. П., Поспишин Ю. А., 1977) — перспективная методика кристаллографических исследований, принципиальным моментом которой является использование холестерических жидкокристаллических (температурный интервал плавления 33,5−38,2°С или 36,8−41,2°С) покрытий изучаемых поверхностей системами с холестерилпеларголеатом, холестерилолеатом и т. д. В качестве «подложки» при этом используется кожа, на которую наносится состав. Интерпретация преобразования состояния жидких кристаллов оценивается при помощи специализированного спектрофотометра.
12) Метод энергоинформационного переноса с биологических жидкостей на носитель (Воробьев А. В., Воробьева В. А., Нештакова Н. Л. с соавт., 2002) заключается в переносе информации с биосред на «чистые горошины молочного сахара», затем на предметном стекле производится их соединение с 0,1 мл базисного вещества (5% водного раствора медного купороса). Приготовление микропрепаратов выполняется в темном помещении в течение 24 ч. Оценка осуществляется путем качественного анализа получаемых образцов-кристаллизатов.
13) Хромокристаллоскопия (ХКС) основана на введении в высушиваемую систему красителя, обладающего следующими свойствами: способность к окрашиванию (или связыванию) одного или нескольких компонентов биосреды- доступность веществ- низкая стоимость используемых реагентов- способность к дифференциальной окраске различных составляющих биосубстрата (при применении системы красителей). Предлагаются следующие методы проведения ХКС:
а) фоновая ХКС — способ выполнения ХКС, основанный на предварительном нанесении и высушивании красителя на подложке с последующим наслоением дегидратирующегося биосубстрата-
б) системная ХКС — способ выполнения ХКС, базирующийся на создании на
подложке жидкой системы «биосреда — краситель» с последующей совместной ее дегидратацией.
в) постдегидратационная ХКС — способ выполнения ХКС, когда краситель (система красителей) наносится на уже высушенный образец биосубстрата.
14) Тезиокристаллоскопия (Мартусевич А. К. с соавт., 2001−2007). Включает совместное применение указанных выше двух методик (классическая кристаллоскопия и сравнительная тезиграфия). Оценка производится по обоим методам. В данном случае достигается большая точность оценки физико-химических свойств биоматериала. Возможна ускоренная модифицированная сушка микропрепаратов.
Таким образом, биокристалломика способна пополнить методический аппарат клинической протеомики, молекулярной биологии и медицины.
Список литературы
1. Агаларов С. Ч., Елисейкина И. А. Выделение и кристаллизация рибосомного белка Т89 // Биополимеры и клетка. 1989. Т. 5. № 3. С. 77−79.
2. Арчаков А. И. Что за геномикой? — Протеомика // Вопросы медицинской химии. 2000. Т. 46. № 4. С. 335−343.
3. Барнаков А. Н., Абдулаев Н. Г., Кузин А. П. с соавт. Кристаллизация родопсина сетчатки быка // Тр. междунар. конф. по ретинальсодержащим белкам. М., 1989. С. 291−295.
4. Баскова И. П., Завалова Л. Л., Кострюкова Е. С. с соавт. Использование методов протеомного анализа для характеристики белков секрета слюнных желез медицинской пиявки различной сезонности // Биохимия. 2007. Т. 72. Вып. 2. С. 270−278.
5. Васильева Ю. М., Рузанов М., Зелинская Н. В. с соавт. Клонирование гена
Е. соН, выделение и кристаллизация белка — бактериального регулятора
экспрессии генов // Биохимия. 2002. Т. 67. С. 1566−1571.
6. Владимиров Ю. А. Зачем нужна белковая кристаллография // Природа. 2003. № 11.
7. Гительман А. К., Харитоненков И. Г., Синяков М. С. с соавт. Выделение и кристаллизация нейраминидазы вируса гриппа В штамма В/Лениград/179/86 // Вопросы вирусологии. 1989. Т. 34. № 5. С. 606−608.
8. Зоркий П. М. Структурные аспекты современной химии // Координационная
химия. 1995. Т. 21. № 4. С. 281−289.
9. Зоркий П. М., Соколов Е. В., Маленков Г. Г. с соавт. Компьютерное
моделирование больших кластеров и квазипериодических моделей бензола, имитирующих структуру жидкой фазы // Журнал физической химии. 2000. Т. 74. № 11. С. 1951−1956.
10. Камакин Н. Ф., Мартусевич А. К. Биотехнология кристаллогенеза жидкостей организма (экспериментальная кристаллография) // Вятский медицинский вестник. 2005. № 3−4. С. 44−51.
11. Кочкина В. М. Кристаллизация свободной аспартатамино-трансферазы из
цитозоля сердца кур // Биохимия. 1991. Т. 56. № 8. С. 1488−1494.
12. Мартусевич А. К. Кристаллогенез сложных поликомпонентных биологических систем: подходы к описанию и интерпретации // Мат. V Междунар. минералогического семинара. Сыктывкар. 2006. С. 263−264.
13. Мартусевич А. К., Камакин Н. Ф. Кристаллография биологической жидкости как метод оценки ее физико-химических свойств // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007. Т. 143. № 3. С. 358−360.
14. Мартусевич А. К., Камакин Н. Ф. Унифицированный алгоритм исследования свободного и инициированного кристаллогенеза биологических жидкостей // Клиническая лабораторная диагностика. 2007. № 6. С. 21−24.
15. Мелик-Адамян В.Р., Арутюнян Э. Г., Поляков К. М. Пространственная структура белков // Природа. 1997. № 7. С. 61−69.
16. Михайлов А. М., Кочетов Г. А., Филиппов М. Ю. с соавт. Кристализация трех множественных форм транскетолазы из пекарских дрожжей // Биохимия. 1993. Т. 58. № 11. С. 1820−1829.
17. Моргунова Е. Ю., Дементьев А. А., Шляпников С. В. с соавт. Разделение изоформ и кристаллизация эндонуклеазы Serratia marcescens // Биоорганическая химия. 1990. Т. 16. № 12. С. 1678−1682.
18. Попов А. Н., Куранова П. П., Арутюнян Э. Г. с соавт. Кристаллическая структура комплекса феррилеггемоглобина желтого люпина с изохинолином при разрешении 1,8А // Биоорган, химия. 1991. Т. 17. № 12. С. 1605−1612.
19. Скрябин К. Г., Рубцов П. М., Вайнштейн Б. К. с соавт. Кристаллизация и предварительное рентгеноструктурное исследование соматотропина человека, синтезируемого в бактериях методом генетической инженерии // Сб. ст. «Гормон роста человека». М., 1988. С. 14−17.
20. Широков В. А., Гарбер М. Б. Кристаллизация рибосом и перспективы структурных исследований // Успехи биол. химии. 1991. Т. 32. С. 50−62.
21. Franklin J. Bioinformatics changing the face of information // Ann. NY Acad. Sci. 1993. Vol. 700. P. 145−152.
22. Garber М., Gongadze G., Meshcheryakov V. et al. Crystallization of RNA/protein complexes // Acta Crystallogr. 2002. D. 58. P. 1664−1669.
23. Levashov A.V., Ugolnikova A.V., Ivanov M.V., Klyachko N.L. Formation of homo- and heterooligomeric supramolecular structures by D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase and lactate dehydrogenase in reversed micelles of Aerosol ОТ in octane // Biochem. Mol. Biol. Int. 1997. Vol. 42. P. 527−534.
24. Martusevich A.K., Safarova R.I. Crystallogenesis of the biological fluids as a demonstration of the non-muscle motility // International symposium «Biological motility: basic research and practice». Pushchino. 2006. P. 87−88.
25. Nevskaya N., Tishchenko S., Paveliev M. et al. Structure of ribosomal protein LI from Methanococcus thermolithotrophicus. Functionally important structural invariants on LI surface // Acta Crystallogr. 2002. D. 58. P. 1023−1029.
Сведения об авторах
Мартусевич Андрей Кнмович — к.м.н., проф. РАЕ, с.н.с. отделения экспериментальной медицины ФГБУ «ННИИТО» Минзравсоцразвития России- адрес для корреспонденции: 603 155, г. Нижний Новгород, Верхневолжская наб., д. 18- e-mail: cryst-mart@yandexm
Жданова Ольга Борисовна — д.б.н., доц., зав. каф. гистологии, цитологии и эмбриологии ГБОУ ВПО «Кировская государственная медицинская академия» Минзравсоцразвития России- адрес для корреспонденции: 610 000, г. Киров, ул. К. Маркса, д. 112
Шубина Оксана Ивановна — студентка педиатрического факультета ГБОУ ВПО «Кировская государственная медицинская академия» Минзравсоцразвития России

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой