Диссертация на соискание степени кандидата биологических наук на тему «Образование долгоживущих активных форм белков под действием тепла и оптического электромагнитного излучения» >>>>>

Вклад диссертанта в выполнение гранта:

Владимир Евгеньевич в своей работе проводил изучение возможности образования долгоживущих активных форм белков (ДАФБ) под действием низкоинтенсивных излучений, а также исследование принципов и закономерностей генерации активных форм кислорода (АФК) в сыворотке крови и исследуемых белковых растворах.

Разработана новая методика на основе усиленной хемилюминесценции в системе люминол – пара-йодфенол – пероксидаза, позволяющая измерять образование пероксида водорода в растворах белков и сыворотки крови под влиянием умеренной гипертермии и лазерного облучения; чувствительность метода позволяет определять H₂O₂ в концентрации около 0,1 нМ.

Предложен возможный физико-химический механизм, ведущий к образованию долгоживущих активных форм белков и пероксида водорода в белковых растворах под действием тепла и оптического электромагнитного излучения. Доказана способность долгоживущих активных форм белков, индуцированных теплом и оптическим электромагнитным излучением с длинами волн, соответствующими линиям поглощения молекулярного кислорода, длительно генерировать АФК (синглетный кислород, супероксид анион-радикал, гидроксильный радикал, пероксид водорода).

Введено новое фундаментальное свойство сывороточных белков: под действием лазерного излучения или тепла в присутствии растворенного кислорода воздуха, они могут превращаться в ДАФБ, которые впоследствии генерируют H₂O₂ в течение длительного периода времени, в результате сопряженных электрон-радикальных цепных автокаталитических реакций.

Выявлен с помощью микроядерного теста адаптивный эффект введения мышам в хвостовую вену сыворотки, подвергнутой тепловому либо лазерному воздействию, с последующим облучением мышей в дозе 1 Гр.

Доказана возможность образования ДАФБ в растворах бычьего сывороточного альбумина, гамма-глобулина, желатина, казеина и гидролизата казеина и в растворах сыворотки крови под действием тепла и оптического электромагнитного излучения с временами полужизни около 4–5 ч. Изложены теоретические положения, дополняющие научные сведения о развитии и продлении окислительного стресса. Раскрыты особенности и характер генерации H₂O₂ в белковых растворах при воздействии умеренной гипертермии и низкоинтенсивного лазерного излучения. Изучено участие синглетного кислорода, гидроксильных и супероксид анион-радикалов в образовании пероксида водорода при воздействии тепла и оптического электромагнитного излучения. Охарактеризовано влияние долгоживущих активных форм белков, индуцированных теплом и оптическим электромагнитным излучением, на окислительные повреждения ДНК in vitro и in vivo.

Проведена модернизация хемилюминесцентного метода оценки содержания H₂O₂ в растворах белков и сыворотки крови при воздействии тепла и оптического электромагнитного излучения. Определены перспективы использования в медицинской практике излучения гелий-неонового лазера и умеренной гипертермии, обоснованно предполагая участие в них долгоживущих активных форм белков и вторично образующегося пероксида водорода, который вызывает стимуляцию защитных и репарационных систем в клетках организма. Создана система практических рекомендаций по изучению возможных путей и механизмов генерации АФК, в том числе H₂O₂, на процессы продления окислительного стресса при разных внешних факторах на примере воздействия тепла и оптического электромагнитного излучения.

Все полученные в диссертационной работе достижения использовались при исследовании физико-химических свойств полимерных материалов с наночастицами, а также при исследовании влияния полимерных материалов с наночастицами на свойства белковых молекул.

В рамках выполнения гранта диссертантом опубликованы:

- 2 статьи в издании первого квартиля:

1. Burmistrov D.E., Simakin A.V., Smirnova V.V., Uvarov O.V., Ivashkin P.I., Kucherov R.N., Ivanov V.E., Bruskov V.I., Sevostyanov M.A., Baikin A.S., Kozlov V.A., Rebezov M.B., Semenova A.A., Lisitsyn A.B., Vedunova M.V., Gudkov, S.V. Bacteriostatic and Cytotoxic Properties of Composite Material Based on ZnO Nanoparticles in PLGA Obtained by Low Temperature Method. // Polymers. 2022. Vol. 14, P. 49. (https://doi.org/10.3390/polym14010049)

2. Astashev M.E., Sarimov R.M., Serov D.A., Matveeva T.A., Simakin A.V., Ignatenko D.N., Burmistrov D.E., Smirnova V.V., Kurilov A.D., Mashenko V.I., Ivashkina P.I., Uvarov O.V., Voronov V.V., Shkirin A.V., Nagaev E.V., Efimov A.D., Ivanov V.E., Bruskov V.I., Dubinin M.V., Sharapov M.G., Kozlov V.A., Bunkin N.F., Volkov M.Yu., Vedunova M.V., Rebezov M.B., Semenova A.A., Lisitsyn A.B., Glinushkin A.P., Chausov D.N., Gudkov S.V. Antibacterial behavior of organosilicon composite with nano aluminum oxide without influencing animal cells. // Reactive and Functional Polymers. 2022. Vol. 170, P. 105143. (https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2021.105143)