Материалы Х конференции 2015

fibrinogen molecule with the formation of X-fragment. Thrombin-like enzyme was efficient in the fibrinogen to fibrin conversion acting as the most of enzymes in this group by cleaving-off the fibrinopeptides A. Protein C activator was characterized using chromogenic substrate specific to activated protein C. It‟s potential use in clinical diagnostics was shown.

Робота виконана у відділі структури і функції білка Інституту біохімії імені О. В. Палладіна НАН України під керівництвом к.б.н., старшого наукового співробітника Горницької О. В.

КОРЕКЦІЯ ПОКАЗНИКІВ ЕНДОГЕННОЇ ІНТОКСИКАЦІЇ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІЙ ОПІКОВІЙ ХВОРОБІ В СТАДІЇ ТОКСЕМІЇ

Чорненька Н. М., Іщук Т. В., Раєцька Я. Б.

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, ННЦ «Інститут біології», Відділення експериментальної біології, НДЛ «Фізико-хімічної біології», пр. Глушкова, 2, корпус 12, м. Київ, Україна, 03187

e-mail: nata.chornenka24@gmail.com

Опіки залишаються однією з найбільш актуальних проблем дитячого травматизму в Україні. Саме незрілість тканинних структур та недосконалість захисних реакцій в ранньому віці у дітей є причинами патологічних післяопікових розладів та тривалого відновлення структури тканин. При опіках більша частина постраждалих гине від ендогенної інтоксикації (ЕІ), яка є одним з найважливіших критеріїв, що визначають важкість стану людини. Більшість авторів молекули середньої маси (МСМ) та олігопептиди розглядають, як універсальний маркер ендогенної інтоксикації. Насьогодні питання ЕІ за умов розвитку хімічного опіку стравоходу у дітей є недостатньо вивченими. Таким чином, метою даної роботи було вивчення вмісту МСМ та концентрації олігопептидів (ОП) у сироватці крові щурів за умов моделювання хімічного опіку стравоходу 2 ступеню при застосуванні препарату меланін.

У дослідах використовували білих нелінійних статевонезрілих щурів (1-місячних) масою 90-110 г (відповідають 1-4-річному віку дітей) із дотриманням загальних етичних принципів експериментів на тваринах, ухвалених Першим національним конгресом України з біоетики (вересень 2001 р.). Тварин утримували на стандартному раціоні віварію. Їм експериментально моделювали лужний опік стравоходу (ЛОС) 2 ступеня розчином NaOH 20%. Тварин розділяли на 2 групи: 1 група ЛОС 2 ступеня, яким вводили меланін починаючи з 2-ї доби експерименту в дозі 0,1 мг/кг протягом 14 днів; 2 група ЛОС 2 ступеня вводили фізіологічний розчин у відповідній дозі та терміни. Меланін є найпотужнішим антиоксидантом, він запобігає деградації колагенових білків та посилює мікроциркуляцію (Берегова, 2014). Продуцентами меланіну, використаного в наших дослідженнях, були дріжжеподібні гриби Nadsoniella nigra штам Х1, що висіяні із зразків вертикальних скель о. Галіндез. Сироватку для дослідження відбирали на 7 добу, яка відповідає стадії токсемії опікової хвороби. Показники крові (концентрацію загального білка, альбуміну) визначали за допомогою біохімічного аналізатора Humalyser 3000 з використанням відповідних наборів. Вміст МСМ та концентрацію олігопептидів визначали за модифікованим методом Габрилеян. Статистичну обробку отриманих результатів проводили за допомогою методів варіаційної статистики та кореляційного аналізу з використанням комп'ютерної програми Excel. Для визначення достовірності відмінностей між двома вибірками використовували критерій Стьюдента (t). При цьому достовірними вважались різниці р<0,05.

Аналіз проведених досліджень показав, що ЛОС викликає порушення обмінних процесів. Встановлено підвищений рівень маркерів ендогенної інтоксикації (олігопептидів та МСМ) на 34,8% і 12,5% відповідно. Нами також було вивчено вміст загального білка та

альбуміну в сироватці крові щурів після ЛОС 2 ступеня, рівень даних показників знижувався на 36,7%, 37%, порівняно з контрольними значеннями. Введення меланіну при ЛОС обумовлювало прискорення нормалізації досліджуваних показників, а саме – зниження олігопептидів та МСМ на 21,7%, 4,6% відповідно, та підвищення вмісту загального білка та альбуміну до рівню контрольних значень.

Таким чином, встановлено ефективність даного препарату в корекції порушень внаслідок ЛОС. Виявлено, що препарат меланін впливає на показники ЕІ, який можна вважати перспективним засобом для профілактики та лікування наслідків опікової хвороби.

Summary. The experiments were performed on white immature female rats, corresponding to 1-4 year old human children. Given alkali burns the esophagus is an increase in the number of average molecular weight and concentration of oligopeptides that causes endogenous intoxication, and a decrease in the concentration of total protein and albumin. Experimental correction of melanin reduces the level of endogenous intoxication and increases total protein and albumin, so drug melanin can be considered a promising tool for the prevention and treatment of burn disease.

Висловлюємо подяку д.б.н., проф. Савчуку О. М.

THE EFFECT OF AUTOTRANSPLANTATION OF FIBROBLASTS WITH KERATINOCYTES COMPOSITION INTO THE AREA OF X-RAY SKIN BURN ON THE EXPRESSION OF SUPEROXIDE DISMUTASES, CATALASE AND METALLOTHIONEINS GENES IN IT

Altukhova L. V., Kot K. V.

V. N. Karazin Kharkiv National University, Department of Biochemistry, Svobody Sq., 4, Kharkiv, Ukraine, 61022

e-mail: kate.v.kot@gmail.com

Radiation burns, which are formed under the action of ionizing radiation, are accompanied by development of oxidative stress. This is due to both the occurrence of a large number of free radicals of different chemical nature, and the decreased synthesis of antioxidant enzymes and molecules that bind free radicals, in particular, metallothioneins, as a result of cell death in the affected area.

The effect of autotransplantation of a mixture of fibroblasts with keratinocytes into the area of local 3rd degree X-ray skin burn in guinea pigs on gene expression of superoxide dismutases (SOD) 1, 2, 3, catalase (CAT) and metallothioneins (MT) 1, 2, 3, 4, 5 was investigated in this work.

Experiments have been carried out on guinea pigs weighing 350-450 g. Radiation burns of 3rd degree of the skin of animals' left thigh were caused while irradiating the skin area of 1.5 cm2 by X-ray CuKα-radiation with dose rate of 4.25 Gy/min for 14.1 minutes. On 32nd day before the irradiation the skin biopsies from a right thigh of animals under ether anesthesia were taken. The primary cultures of fibroblasts and keratinocytes, which were subcultured, and then both cell types of 3rd passage, which were being used for autotransplantation, were got from biopsies. In 1 hour, and then every 24 hours after the irradiation during 4,5 weeks 6 subcutaneous injections containing (150-160)×103 fibroblasts and (130-140)×103 keratinocytes in 100 µl of saline were made on the perimeter of the irradiation zone at an angle 45˚ to its center at a depth of 1 mm. On the 20th and 35th day the skin areas with burns, in which the level of gene expression on DNA-microarrays manufactured by Arrayit (USA) was determined, were taken in irradiated treated, irradiated untreated and non-irradiated control animals after their decapitation.

It was shown that in irradiated untreated animals the expression of all the investigated genes decreased sharply, and on the 20th and 35th day after irradiation was not more than 0.05% and 0.02%, respectively, of the level of expression of the same genes in non-irradiated animals.

When a mixture of auto fibroblasts with auto keratinocytes was administered deep into the burn zone, the genes expression level of SOD 1, 2, 3 increased, on average, on the 20th day up to 62%, and on the 35th day – up to 105%, and the expression of the CAT gene in these terms was 57% and 90% of the level of expression of these genes in the control.

The effect of autotransplantation at increasing of the level of MT 1, 2, 3, 4, 5 gene expression was much greater. On the 20th and the 35th day after irradiation it reached, on average, 228% and 365% of the level of expression of these genes in intact animals.

Thus, the proposed method of autotransplantation leads to increased metallothioneins synthesis and activation of antioxidant defense system, which is an important component of the burn development inhibition.

We are heartily thankful to our supervisor, Prof., Dr. Sc. E. Persky, for his guidance during the development of this experimental work.

THE FEATURES OF CYTOTOXICITY OF CADMIUM IONS ULTRA-LOW DOSES PROLONGED ADMINISTRATION ON RATS SKIN, LUNGS, KIDNEYS AND CORNEA FIBROBLASTS

Wu Si, Sapozhnikova V., Pyrina I., Oliinychenko Ye., Kot K., Kot Yu.

V. N. Karazin Kharkiv National University, Department of Biochemistry, Svobody Sq., 4, 61022, Kharkiv, Ukraine

e-mail: kot_jurij@inbox.ru

It is known that fibroblasts of different anatomic regions are characterized by morphological and functional heterogeneity and topographic differentiation. This heterogeneity is formed in embryogenesis, saved in postnatal period of life, as well as during the separation of fibroblasts from tissues in culture. These resistant organospecific cells features should affect their response to exogenous and endogenous factors, in particular – the effect of heavy metal ions.

Cadmium took a strong position in human vital activity and the effect on its health because of its growing technical application. The acute intoxication with cadmium is extremely rare. During the lifetime the human body is exposed to prolonged effect of low and sub-low doses of cadmium ions.

The aim of this study was to investigate the features of the cytotoxic effect of cadmium ions on the skin, lungs, kidneys and cornea fibroblasts, which were isolated into the culture from the organs of animals which received the sub low doses of Cd2+ with drinking water during 36 days, daily. Cytotoxicity was assessed by the ability of cells for adhesion and migration, their distribution according to early and late stages of apoptosis, as well as metabolic activity – by the ratio ADP/ATP; by the content of collagen, glycosaminoglycans and TGF β1.

White outbred male rats of age of 3 months were used in the work. Two weeks prior to the experiment the animals were transferred on drinking water which was tested for the absence of Cd2+. Animals were getting water containing Cd2+ at doses of CD2+ 0.1 µg and 1 µg/kg/day per oral during 15 and 36 days, daily. After the removing of animals from the experiment, on the mentioned day the fibroblasts from a biopsy samples of limbal region of the cornea, back skin, right lung and kidney were isolated using the positive immunomagnetic separation (MiltenyiBiotec AntiFibroblast MicroBeads). The adhesion and migration ability of cells were investigated using

«Invitrogen Collagen Coated Plate» and «CytoSelect™ 24-Well Cell Migration Assay». The percentage of normal cells, cells in the early and late apoptosis stages was determined by flow cytometry using a cytometer Millipore PCA and Guava Nexin module. The ratio of ADP/ATP in the cells was determined using the test set of ADP/ATP Ratio Assay Kit (Abcam). The metabolic activity of the cells was estimated by the concentration of collagen, common glycosaminoglycans

24 «Біологія: від молекули до біосфери», Харків, 2–4 грудня 2015

(GAG) and TGF β1 (Abcam TGFβ1 Rat ELISA Kit) in culture. Analysis of the results was carried out with the software package Origin 7.5 pro.

Cd2+ ions had no effect on all the parameters investigated in the cornea and skin fibroblasts when administered in both doses on 15th day of the research. On the 36th day there was a reduction of their adhesion and migration ability, increasing of the share of early-apoptotic cells on the background of the lack of changes in the ADP/ATP ratio, the content of collagen, GAG, TGF β1 in the monolayer, the proportion of cells in the stage of late apoptosis. This showed the greatest sustainability of the cornea and skin fibroblasts to the action of Cd2+ ions in the concentrations and terms of administration which were investigated.

Cd2+ ions in relation to lung fibroblasts demonstrated the strongest cytotoxicity. Already on the 15th day the administration of a dose Cd2+ 0,1 µg/kg/day significantly reduced the ability of fibroblasts from that organ to the adhesion and migration, increased the proportion of cells in the early and late apoptosis stages, increased ADP/ATP ratio. On the 36th day of observation such an effect of Cd2+ administration of a dose 0.1 µg/kg/day was further enhanced, while the content of collagen, GAG, TGF β1 in the monolayer on both the days remained unchanged. Administering of a dose Cd2+ 1 µg/kg/day resulted in increased cytotoxic effect on fibroblasts of the lung, but also a significant decrease in metabolic activity of cells, as evidenced by reduction in the concentration of collagen, GAG and TGF β1 in the monolayer on all the days of observation.

The cytotoxic effect of a dose Cd2+ 1 µg/kg/day on kidney fibroblasts was qualitatively similar to the effect of this dose on lung fibroblasts. Thus, kidney fibroblasts revealed the resistance to prolonged action of Cd2+ at a dose of 0.1 µg/kg/day. In all the periods of observation the adhesive ability of cells, the content of collagen, GAG and TGF β1 were increasing. At the same time, the percentage of late apoptotic cells remained unchanged. Such changes of these parameters may indirectly indicate that the prolonged administration of cadmium to animals at a dose of 0.1 µg/kg/day leads to differentiation from kidney fibroblasts to fibrocytes.

Thus, the conducted research has shown that the cytotoxic effect of long-term administration of sub-low doses of Cd2+ on rats skin, lung, kidney and cornea fibroblasts has its own characteristics and depends on the dose and duration of administration of Cd2+.

We are heartily thankful to our supervisor, Prof., Dr. Sc. E. Persky, for his guidance during the development of this experimental work.

ВЛИЯНИЕ МЕТРОНИДАЗОЛА И ФАРМПРЕПАРАТОВ НА ЕГО ОСНОВЕ НА ФАЗОВЫЕ СОСТОЯНИЯ МОДЕЛЬНЫХ ЛИПИДНЫХ МЕМБРАН

Аль-Мугхраби Я. М.1, Садченко А. О.2

1Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, пл. Свободы, 4, Харьков, 61022, Украина.

2Институт сцинтилляционных материалов НАНУ, пр. Ленина, 60, Харьков, 61001, Украина e-mail: AHMEDco@mail.ru

В процессе развития медицины и фармакологии традиционно учитывалось влияние фармпрепаратов исключительно на макроорганизм; современная фармакология всѐ больше ориентируется на изучение воздействия фармпрепаратов на микроструктуры. Для более глубокого понимания механизмов действия фармпрепаратов необходимо сопоставить многовековой опыт медицины с новейшими достижениями биофизики. Действие любого лекарственного средства начинается с его взаимодействия с клеткой, в частности, с липидным бислоем, который в живом организме находится в жидкокристаллическом фазовом состоянии.

Целью данной работы было изучение влияния метронидазола и фармпрепаратов на его основе на фазовые состояния модельных липидных мембран.

Для создания модельных липидных мембран был использован L-α- дипальмиотоилфосфотидилхолин (ДПФХ). Препараты, содержащие метронидазол, были в разной лекарственной форме: раствор для инфузий («Метрогил», «Метронидазол ЮрияФарм») и капсулы («Трикасайд»). Методом дифференциальной сканирующей калориметрии (калориметр Mettler DSC 1) были определены параметры фазовых переходов (основного и предперехода) модельных мембран, содержащих чистый метронидазол и фармпрепараты на его основе в концентрации до 6 масс %.

Установлено, что метронидазол и все исследованные препараты на его основе приводили к снижению температур фазовых переходов (Tm, Tp) модельных липидных мембран. Обнаружено, что для всех исследованных фармпрепаратов исходный эффект метронидазола усиливался в разной степени. Для каждого препарата был установлен характерный ход концентрационных зависимостей Tm и Tp. Таким образом, показано, что параметры модельных липидных мембран могут изменяться в зависимости от состава введѐнного в них фармпрепарата.

Summary. The aim of this work was to study the effect of metronidazole and pharmaceutical products based on it on the phase state of the model lipid membranes. Membranes of L-α-dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) containing the drugs was examined by differential scanning calorimetry. Thermodynamic parameters of the membranes phase transitions appeared to be dependent on the drugs composition.

Выражаю благодарность научному руководителю к.ф.-м.н., Ващенко Ольге Валерьевне, с.н.с. ИСМА НАНУ.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ МЕМБРАНОТРОПНОГО ДЕЙСТВИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ НООБУТА И АМИКСИНА

Садченко А. О.1, Пуговкин А. Ю.2, Будянская Л. В.1, Мащенко А. В.3

1Институт сцинтилляционных материалов НАНУ, пр. Ленина, 60, Харьков, 61001, Украина 2Институт проблем криобиологии и криомедицины НАНУ, ул. Переяславская, 23, Харьков, 61015, Украина 3Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, пл. Свободы, 4, Харьков, 61022, Украина

e-mail: Alina_K@isma.kharkov.ua

Фармакокинетические свойства многих лекарственных средств (ЛС) напрямую зависят от их взаимодействия с клеточными мембранами. Проникновение большинства ЛС в клетку осуществляется путѐм пассивной диффузии через липидный бислой (Orme, 1984). В связи с этим, целью данной работы являлось выявление различных аспектов взаимодействия ЛС с липидными мембранами.

Для исследований были выбраны препараты отечественного производства, широко используемые в медицинской практике, – нообут и амиксин. Модельные мембраны представляли собой мультибислойные структуры гидратированного L-α-дипальмитоилфосфатидилхолина (ДПФХ). Были получены ДСК-термограммы и ИКспектры модельных мембран, содержащих указанные ЛС, а также соответствующие фармпрепараты «Нообут IC» и «Амиксин IC». Энергию активации процесса переноса воды через липидный бислой (Еа) определяли in vitro на сперматозоидах карпа по методике (Пуговкин, 2015).

Для мембран, содержащих нообут, наблюдалось фазовое разделение липидов с образованием двух дополнительных фаз: высокотемпературной и низкотемпературной фаз. С повышением концентрации нообута происходит увеличение доли низкотемпературной фазы за счет основной, при этом доля высокотемпературной фазы остается постоянной. В модельных мембранах, содержащих «Нообут IC», обнаруженные эффекты качественно сохраняются. На основании полученных данных предложена модель нообутиндуцированного латерального разделения липидов. В присутствии нообута зарегистрирован гипсохромный сдвиг полосы поглощения фосфатных групп ДПФХ sP=O. Введение нообута в суспензию сперматозоидов карпа приводит к снижению Еа на ~25%. Такое изменение проницаемости может быть обусловлено нообут-индуцированным фазовым разделением липидов и, соответственно, повышением латеральной неоднородности мембраны.

В присутствии амиксина наблюдается снижение Еа на ~40%, что хорошо коррелирует со снижением температуры плавления модельных мембран (∆Тm). Для «Амиксина IC» по сравнению с амиксином ∆Тm оказывается меньшим по абсолютной величине. Согласно данным Фурье-ИК-спектроскопии, оба ЛС приводят к изменению параметров гидратации поверхности мембраны.

Таким образом, показано, что исследованные ЛС изменяют целый ряд параметров липидных мембран: термодинамические параметры фазовых переходов, параметры гидратации мембранной поверхности и проницаемость для воды. В целом можно сказать, что изменения термодинамических параметров модельных липидных мембран коррелируют с изменениями проницаемости мембран нативных клеток in vitro.

Summary. Pharmacokinetic properties of most drugs considerably depend on their penetration through cell membranes. Thus, all the aspects of lipid-drug interactions are of great importance. Multibilayer membranes of hydrated L-α-dipalmitoylphospatidylcholine (DPPC) containing drugs noobut and amixin were studied by DSC and FTIR. Water permeability of carp spermatozoons in the presence of the drugs was studied by optical spectroscopy technique. A number of the membrane parameters were established to change in the presence of the drugs, viz.,

hydration, thermodynamic parameters of phase transitions of DPPC membranes, as well as cell permeability to water. The last two parameters appeared to be in good agreement.

Выражаем благодарность д.ф.-м.н., проф., Лисецкому Л. Н. и к.б.н., с.н.с., Копейке Е. Ф., а также, к.ф.-м.н., с.н.с., Ващенко О. В. и к.ф.-м.н. Касян Н. А. за помощь в работе.

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ НИЗКОЧАСТОТНОЙ ВИБРАЦИИ НА РАБОТУ ФЕРМЕНТОВ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ ПЕЧЕНИ МЫШЕЙ

Хиврич А. В.

Донецкий Национальный Университет, биологический факультет, кафедра биофизики, ул. Фрунзе, 4, г. Винница, Украина.

e-mail: Postovsca0103@i.ua

Периодические движения, циклические процессы занимают главенствующее положение в природе. Механические колебания участвовали в создании биологических структур при истоках зарождения жизни. Они являются постоянно действующим фактором на нашей планете и наблюдаются во всех сферах. Вибрация относится к физическим факторам, приводящим к возникновению стресса. Оказывая стрессорное воздействие, вибрация стимулирует гипофизарно-адреналовую систему, обеспечивая необходимый уровень биологически активных аминов, изменяет активность окислительновосстановительных процессов, играющих важную роль в обеспечении неспецифической резистентности организма.

Цель работы состояла в изучении влияния низкочастотной вибрации на изучение функционирования супероксиддисмутазы (СОД), каталазы и глутатионпероксидазы (ГП) тканей печени.

В задачи исследования входило исследование изменений активностей СОД, каталазы и глутатионпероксидазы в тканях печени до и после 14-ти дневного воздействия вибрацией с частотами 8 32 Гц, амплитудой 0,8 0,12 мм ( интенсивность воздействия 78 97 Дб).

Опыты были проведены на беспородных мышах – самцах приблизительно одного возраста и массы, содержащихся в условиях вивария на обычном рационе. Животные были разделены на 5 групп. Животные 1-4 групп подвергались ежедневной тридцатиминутной вибрации с частотами 8, 16, 24 и 32 Гц в течение 14-ти дней. Вибрацию животных осуществляли с помощью электромеханического преобразователя, подключенного к генератору сигналов низких частот. Пятая группа животных не подвергалась вибрации и использовалась в качестве контроля. Активность ферментов антиоксидантной системы (АОС) определяли в гомогенатах тканей используя стандартные методики.

В работе показано, что активность СОД достоверно снижена у мышей, подвергавшихся вибрации с частотами 8, 16 и 24 Гц. На фоне выраженной продукции супероксидного анионрадикала происходит нарушение процессов утилизации перекиси водорода, что проявляется в снижении каталазной активности тканей печени. При этом, ведущее значение в антирадикальной защите принадлежит глутатионзависимому звену. Исследовано соотношение между величинами активностей ферментов антиоксидантной системы. Рост активности ГП при статистически достоверном снижении активности каталазы свидетельствует о формировании компенсаторно-приспособительных механизмов, направленных не только на утилизацию органических пероксидов, но и устранение цитотоксических эффектов самой перекиси водорода. Следствием переключения каталазного разложения перекиси на глутатионпероксидазное может быть снижение снабжения тканей кислородом и тканевая гипоксия.

Summary. The change of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and glutathione peroxidase (GP) activities in liver before and after the 14-day exposure to vibration with frequencies 8†32 Hz and amplitudes 0.8 0.12 mm (exposure intensity 78 97 dB) were studied. It was shown that the activities of SOD and CAT were significantly reduced in mice exposed to vibrations with frequencies of 8, 16 and 24 Hz, which constitutes a violation of the processes of hydrogen peroxide utilization in tissues. The leading role in the anti-radical protection belongs to the glutathione link. The ratio between the antioxidant system enzymes activities was investigated.

Научный руководитель: Доценко О. И., доц., к.х.н.

THEORETICAL CALCULATION OF SURFACE POTENTIAL OF ERYTHROCYTES DEPENDENCE ON DIFFERENT CONCENTRATION OF SODIUM CHLORIDE IN SOLUTION

Barannyk M. O.

National University of Pharmacy, 53 Pushkinskaya str., Kharkiv, 61002, Ukraine e-mail: Maryano4ka2008@ukr.net

In previous work (Anikieieva, 2015) we showed that adhesion of lactobacilli S. thermophilus on human erythrocytes depends on the sodium chloride concentration in the medium and is maximal for its physiological value. Since the cells have negative total electric charge they tend to push away from each other by electrostatic forces. Interaction energy can have different dependence on the distance between the surfaces depending on the electrolyte concentration and the surface charge density. Repulsive forces of electrical double layer, are much more sensitive to the type and concentration of the electrolyte, pH and surface charge density (or surface potential), unlike Van der Waals attraction.

The aim of this work was to estimate a surface potential of erythrocytes dependence on different concentrations of sodium chloride in solution.

For erythrocyte the surface charge density is σ=–1.31×10-2 C/m2 (Petelska, 2012). Or 1.31×10-2 C×m-2/1,602×10-19 C=0,82×1017 charge/m2=0,082 charge/nm2, that is 1 elementary charge to 12.2 nm2. Considering that the erythrocyte surface area ~140×10-12 m2 (or 14×107 nm2) we have ~107 charges on the surface of red blood cells.

The Grahame equation allows calculating the value of surface potential 0, if we know the surface charge density σ, the electrolyte concentration and absolute temperature.

There are theoretical values of calculating surface potential of erythrocytes in solutions with different concentration of NaCl:

for 0.15 M NaCl the surface potential of erythrocytes is 0 =-14.7 mV; for 0.1 M NaCl the surface potential of erythrocytes is 0 =-18.4 mV; for 0.05 M NaCl the surface potential of erythrocytes is 0 =-25.4 mV; for 0.025 M NaCl the surface potential of erythrocytes is 0 =-34.4 mV.

The surface potential was calculated according to assumption that the density of surface charges in solutions of NaCl with decreasing ionic strength remains unchanged. This assumption is based on the experimental data (Anikieieva, 2015).

Theoretical calculations showed that the surface potential of erythrocytes is the largest in the solution with the highest concentration of NaCl, and decreased with decreasing concentration of sodium chloride in solution.

Supervisor: D. Sc., prof. Gordiyenko O. I.

THE POSSIBILITY OF DIFFERENTIATING BETWEEN NATIVE AND AMYLOIDAGGREGATED STATES OF LYSOZYME WITH A NOVEL HEPTAMETHINE DYE

Tarabara U. K.1, Ryzhova O. A.1, Trusova V. M.1, Kurutos A.2

1V. N. Karazin Kharkiv National University, Department of Nuclear and Medical Physics, 4 Svobody sq., Kharkiv 61022, Ukraine

2Sofia University “St. Kliment Ohridski”, 1, blv. J. Bourchier, Sofia 1164, Bulgaria e-mail: uliasyk@yandex.ua

It is well-known that cyanine dyes are prone to self-association with the formation of plane- to-plane (H-aggregates) and end-to-end (J-aggregates) arrangement. Remarkably, self-association propensity of cyanines strongly depends on their environment. This property is of particular importance for biological applications of this class of dyes. In the present study we addressed the question whether aggregation pattern of cyanines can be used to differentiate between different protein states – native and aggregated into amyloid fibrils which are involved in the pathogenesis of more than 20 severe disorders, including neurological diseases, type II diabetes, spongiform encephalophaties, rheumatoid arthritis, etc.

We employed absorption spectroscopy technique to assess the influence of egg white lysozyme in the native and fibrillar forms on the aggregation propensity of the newly synthesized heptamethine dye, referred to here as AK-7-5. The cyanine under investigation is a symmetric heptamethine dye, containing integrated chloro-substituted cyclohexenyl ring, with absorption maxima in DMSO at 811. In an aqueous medium the absorption spectrum of the heptamethine was blue-shifted by ~200 nm relative to that in DMSO, with the maximum being centered at 611 nm. This implies that H-aggregates are dominating species of the dye in a buffer solution at law concentration of the probe. At increasing heptamethine concentration in the buffer solution, the absorption spectrum undergoes changes from „one-peak‟ to „three-peak‟ form, suggesting the coexistence of monomers, H-dimers and H-aggregates. This idea is supported by the increase in the intensity of the shoulder peak at 676 nm (dimer peak), and the appearance of low-intensity peak with the maximum centered around 800 nm (monomeric dye form). Association of heptamethine with the native lysozyme led to the decrease of absorption peak, attributed to the H-aggregates, whereas the complexation of the dye under study with fibrillar lysozyme resulted in attenuation of the H-aggregate absorption band and the change of absorption spectrum from „one-peak‟ to „twopeak‟ form. The observed effect assumes that dye-protein complexation breaks heptamethine aggregates, and the dye experiences transition into the monomeric state. However, the contribution of H-aggregate band in the total spectrum was still prevailing over the other dye forms. Besides, the reduction of H-aggregates peak is accompanied by the red-shift of absorption maximum from 590 nm to 640 nm. Moreover, the formation of protein-dye complexes resulted in the broadening of H-aggregates absorption spectrum, coupled with the appearance of a shoulder around 715 nm. These findings indicate that the increase in protein concentration promotes the formation of lower order aggregates in comparison with those observed in a buffer solution.

The observed differences in self-association behavior of heptamethine dye AK-7-5 in the presence of native and fibrillar lysozyme point to the possibility of developing new criterion for detecting pathologically aggregated proteins forming amyloid fibrils.

The supervisor is Dr. Sc. in Physics and Mathematics, prof., Gorbenko G. P.

БІОІНФОРМАТИЧНИЙ АНАЛІЗ КОНСЕРВАТИВНОСТІ КЛЮЧОВИХ ГЕНІВ ЦВІТІННЯ ARABIDOPSIS THALIANA

Кривохижа М. В.

Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, відділ біофізики та радіобіології, лабораторія біофізики сигнальних систем, вул. Заболотного, 148, м. Київ, e-mail: krivohigaya_marina@emai.ua.

Цвітіння рослин є критичним процесом в онтогенезі, врожайності та передачі генетичного матеріалу наступним поколінням та особливо чутливим до дії стрес-факторів.

З даних літератури відомо, що перехід від вегетативної до генеративної фази ініціюється генетичними регуляторними комплексами у відповідь на екологічні та ендогенні фактори, такі як довжина світлового дня, температура, гормональний статус, вік. Відомо більше 80 генів, які залучені до визначення часу цвітіння та розвитку квіткових органів, але серед них можна виділити декілька генів, які грають ключову роль в цвітінні (Pastore, 2011).

Для дослідження генетичних механізмів регуляції цвітіння широко використовують модельний об'єкт Arabidopsis thaliana (L.) Heynh родини Brassicaceae. Геном рослини повністю секвеновано, він має невеликий розмір: ~135 Mbp та включає в себе 4 диплоїдні хромосоми та 5-ту гаплоїдну (TAIR). В даній роботі наводяться результати біоінформатичного аналізу ключових генів цвітіння A. thaliana, що виконали за допомогою онлайн-ресурсу NCBI BLAST.

В роботі досліджувалися гени визначення часу цвітіння: CONSTANS (Co), FLOWERING LOCUS T (FT) та транскрипційний фактор FD; гени детермінації флоральної меристеми

LEAFY (LFY), LATE MERISTEM IDENTITY2 (LMI2), UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO), CAULIFLOWER (Cal); гени ABCDE-моделі утворення квіткових органів: APETALA1 (Ap1), AGAMOUS (Ag), SEPALLATA1-4 (Sep 1-4), PISTILLATA (Pi) (Gramzow et al., 2010;

O‟Maoileidigh et al., 2013).

Дані бази NCBI показали, що подібні гени знайдені у вищих рослин з різних таксономічних груп: насіннєвих рослин, папоротеподібних та є гіпотетичними для плауноподібних, мохів та зелених водоростей. Методом вирівнювання нуклеотидних послідовностей виявили сайти високої гомології, які відповідають як кодуючим, так і некодуючим послідовностям при значенні E-value<10-6. Консервативність послідовностей даних генів теоретично свідчить про їх високу чутливість до дії стрес-факторів.

Гени FT, LFY та Ag характеризуються високою консервативністю екзонів, окрім того, можна виділити інтрон гену Ag, довжиною 2844 bp, та дві послідовності розміром ~125 bp (75-85% Ident.) і ~300 bp (70-79%) серед некодуючих ділянок LFY. Ці ділянки показали високий рівень гомології до відповідних генів інших видів, включаючи кДНК, з чого можна зробити висновок про утворення цих ділянок шляхом дуплікації частин кодуючих послідовностей, які збереглися в геномах рослин. Ap1 має три консервативні екзони, які виявляють гомологію з Cal. Sep1 має консервативну кодуючу ділянку розміром ~180 bp. Екзони та регуляторні ділянки Sep2 також мають гомологів у інших рослин. LMI2 включає в себе дві консервативні некодуючі ділянки, розміром 57 та 50 bp. Для генів Сo, FD, UFO, Pi високого рівня консервативності не виявлено.

Порівняння амінокислотних послідовностей показало рівень гомології 98-100% для Brassicaceae та ~60-70% для інших таксонів.

Summary. The study discusses the characteristic of the flowering genes in plant Arabidopsis thaliana and shows the research for potential sites in flowering genes which are critical to stress factors. The theoretical analysis was made by search nucleotide and protein sequences in sequence databases using NCBI BLAST source. It was noted, that there are the sequences which are highly similar between exons and introns of the flowering genes of the different plant species. We concluded