Reports of the National Academy of Sciences of Belarus
Not a member yet
977 research outputs found
Sort by
Физико-химические свойства Δ3−12 цистеин-обедненного цитохрома P450 3A4 с аминокислотной заменой S291C
Get PDFCytochrome P450 3A4 (3A4) is highly expressed in the human liver cells and plays a decisive role in the metabolism of xenobiotics, including more than 50 % of medical products. The activity of this enzyme can be regulated at the expression level of genes, as well as at the conformation level of the structure of the protein itself, due to changes in the molecular environment, including due to the interaction with high-molecular effectors. The understanding of the structure changes and the 3A4 dynamics in response to the environmental changes is necessary to predict the changes in the level of its activity that to a considerable extent regulates the body’s homeostasis. To perform in vitro experiments on the structure, dynamics, and protein-ligand/protein interactions of the enzymes by the modern spectral methods, the approach is used, in which the target protein is selectively added with cysteine residues in the given polypeptide chain loci by the protein engineering methods for subsequent labeling with specialized molecular labels. To do this, the human mutant form of membrane-bound (full length) recombinant cytochrome P450 3A4 C58A/C64M/C98A/C239T/C377A/C468S/S291C was obtained. According to the circular dichroism spectroscopy data we established that the introduced mutations do not cause significant changes in the secondary structure of the obtained form 3A4, which shows the preservation of the folding of the peptide chain. The spectral photometric measurements were made to comparatively analyze the changes in the affinity to the ligands of the active center. Moreover, we showed that the testosterone hydroxylase activity in the in vitro reconstructed system for a given mutation form of 3A4 increases many times with respect to the wild form of the enzyme. Цитохром P450 3A4 (3A4) экспрессируется в клетках печени человека и играет ключевую роль в метаболизме ксенобиотиков, в том числе и более 50 % лекарственных препаратов. Регуляция активности данного фермента может происходить на уровне экспрессии генов, а также на уровне конформационного состояния структуры самого белка, за счет изменения молекулярного окружения, в том числе за счет взаимодействия с высокомолекулярными эффекторами. Понимание изменения структуры и динамики 3A4 в ответ на изменение условий среды необходимо для предсказания изменения уровня его активности, который в значительной степени обуславливает гомеостаз организма. Для проведения in vitro экспериментов по исследованию структуры, динамики и белоклигандных/белковых взаимодействий ферментов современными спектральными методами используется подход, в котором в целевой белок селективно вводятся методами белковой инженерии цистеиновые остатки в заданные локусы полипептидной цепи для последующего мечения специализированными молекулярными метками. Для этих целей в данной работе была получена мутантная форма мембрансвязанного (полноразмерного) рекомбинантного цитохрома P450 3A4 человека C58A/C64M/C98A/C239T/C377A/C468S/S291C. По данным спектроскопии кругового дихроизма нами было установлено, что введенные мутации не вызывают значимых изменений во вторичной структуре полученной формы 3A4, что свидетельствует о сохранении свернутости полипептидной цепи. Проведены спектрофотометрические измерения для сравнительного анализа изменения сродства к лигандам активного центра. Более того, нами было показано, что тестостерон гидроксилирующая активность в in vitro реконструированной системе для данной мутантной формы 3A4 многократно увеличивается относительно дикой формы фермента
Применение метода возмущений к задаче оптимизации переходного процесса в квазилинейной динамической системе
Get PDFThe problem of optimizing the transient process in a quasi-linear dynamic system with a performance index, being a linear combination of the energy costs and the process duration, is considered. Asymptotic approximations of a given order to the solution of this problem are constructed.Рассматривается задача оптимизации переходного процесса в квазилинейной динамической системе с критерием качества, который представляет собой линейную комбинацию энергетических затрат и длительности процесса. Строятся асимптотические приближения заданного порядка к решению этой задачи
Дифференциация пород домашних свиней c использованием расширенного биоинформатического анализа SNP
Get PDFUsing the methods of bioinformatics, the analysis of data on sequencing of the genomes of individuals of the species Sus scrofa domesticus, which are located in the Sequence Read Archive (NCBI-SRA) database, was carried out. Genotypes were determined in silico for five breeds of domestic pigs – Duroc, Landrace, Pietrain, Large White and Yorkshire using an algorithm developed in the Python programming language. Based on a two-stage bioinformatics analysis, a wide range of SNPs with a high potential for differentiation was identified. The results obtained will be used to create express methods for determining the purity of pigs of these breeds. Extended bioinformatics analysis, which included genotyping by 7451 SNPs for 248 Sus scrofa domesticus genomes, revealed a total of 393 SNPs for all breeds for which there is a significant difference in the frequency of alternative alleles in Duroc, Landrace, Pietrain, Large White and Yorkshire pig breeds. Clusters within chromosomes are indicated, in which the density of SNPs with a high differentiating potential is the highest. For Duroc pigs, we identified 184 SNPs with differentiating potential, 24 of which showed a high differentiating potential, for Landrace pigs – 52 SNPs and 7, for Pietrain pigs – 39 and 9, for Large White pigs – 104 and 22, for Yorkshire pigs – 14 and 5, respectively.С использованием методов биоинформатики проведен анализ данных по секвенированию геномов особей вида Sus scrofa domesticus, которые расположены в базе Sequence Read Archive (NCBI-SRA). Определены in silico генотипы для пяти пород домашних свиней – дюрок, ландрас, пьетрен, крупная белая и йоркшир с помощью алгоритма, разработанного на языке программирования Python. На основании двухстадийного биоинформатического анализа определен широкий перечень SNP c высоким потенциалом для дифференциации. Полученные результаты будут использованы при создании экспресс-методов для определения чистопородности свиней данных пород. Расши ренный биоинформатический анализ, который включал в себя определение генотипа по 7451 SNP для 248 геномов Sus scrofa domesticus, позволил выявить суммарно 393 SNP для всех пород, для которых имеется существенная разница в частоте альтернативных аллелей у пород свиней дюрок, ландрас, пьетрен, крупная белая и йоркшир. Обозначены кластеры в пределах хромосом, в которых плотность SNP с высоким дифференцирующим потенциалом наиболее высока. Для свиней породы дюрок нами выявлены 184 SNP, имеющие дифференцирующий потенциал, для 24 из которых показан высокий дифференцирующий потенциал, для свиней породы ландрас – 52 SNP и 7, для свиней породы пьетрен – 39 и 9, для свиней породы крупная белая – 104 и 22, для свиней породы йоркшир – 14 и 5 соответственно
Сорбционные свойства фосфатов Zr-Ca-Mg и Ti-Ca-Mg по отношению к ионам Sr(II)
Get PDFThe synthesis of Zr-Ca-Mg and Ti-Ca-Mg phosphates of different composition was carried out and their sorption properties to Sr(II) ions were studied. The effect of pH of aqueous solutions, as well as of background electrolytes NaCl, CaCl2 , the seawater solution on the sorption-selective properties of phosphate sorbents was studied. The sorption isotherms and kinetic regularities of the Sr(II) ion removal were studied, the mathematical modeling of the experimental data using various models was carried out. It was found that Ti-containing sorbents had the greatest selectivity to Sr(II) ions. The maximum sorption capacity for the Ti-2 sample reached 196.5 mg/g (2.2 mmol/g). Samples of Zr-Ca-Mg and Ti-Ca-Mg phosphates had a high sorption capacity in the 0.1 M NaCl solution and in seawater. The sorption kinetics for all sorbents with a high degree of confidence (R2 ≥ 0.99) was described by a pseudo-second-order equation, due to the chemical interaction during the Sr(II) ions sorption. The study of the phase composition of sorption products indicated the ion exchange and chemisorption mechanism of the Sr(II) ions sorption.Осуществлен синтез фосфатов Zr-Ca-Mg и Ti-Ca-Mg различного состава и изучены их сорбционные свойства по отношению к ионам Sr(II). Исследовано влияние рН водных растворов, а также фоновых электролитов NaCl, CaCl2 , раствора морской воды на сорбционно-селективные свойства фосфатных сорбентов. Изучены изотермы сорбции и кинетические закономерности извлечения ионов Sr(II), проведена математическая обработка экспериментальных данных с использованием различных моделей. Установлено, что наибольшую селективность к ионам Sr(II) проявляют Ti-содержащие сорбенты. Максимальная сорбционная емкость для образца Ti-2 достигает 196,5 мг/г (2,2 ммоль/г). Образцы фосфатов Zr-Ca-Mg и Ti-Ca-Mg сохраняют высокую сорбционную емкость в 0,1 М NaCl растворе и в морской воде. Кинетика сорбции для всех сорбентов с высокой степенью достоверности (R2 ≥ 0,99) описывается уравнением псевдо-второго порядка, что свидетельствует о химическом взаимодействии при сорбции ионов Sr(II). Исследование фазового состава продуктов сорбции свидетельствует об ионообменном и хемосорбционном механизмах поглощения ионов Sr(II)
Роль клеток системы мононуклеарных фагоцитов и регуляторных Т-лимфоцитов в формировании состояния иммуносупрессии при сепсисе
Get PDFSepsis still represents one of the leading causes of death in hospitalized patients worldwide, and its incidence is increasing. Changes in the relative and absolute blood levels of monocytes, dendritic cells, myeloid suppressor cells, and regulatory T-lymphocytes in the blood of patients with sepsis and septic shock were studied on the 3rd–4th day after diagnosis in order to identify the stage of immunosuppression. 33 patients with sepsis (19 men and 14 women, age 57.1 ± 19.9 years) and 6 patients with septic shock (2 men and 4 women, age 49.3 ± 19.6 years) were examined. The control group included 30 healthy donors. Subpopulations of monocytes, dendritic cells, myeloid suppressor cells, and Treg cells were determined by flow cytometry. A significant decrease in HLA-DR expression on monocytes, a decrease in the relative content of classical monocytes, myeloid and plasmacytoid dendritic cells, an increase in the percentage of intermediate monocytes and G-MLSC CD15+, an increase in the absolute content of Treg cells in patients with sepsis and septic shock were revealed. The revealed functional defects and shifts in the composition of the leukocyte population indicate the development of the stage of immunosuppression in patients with sepsis.Изучено изменение относительного и абсолютного содержания в крови пациентов с сепсисом и септическим шоком субпопуляций моноцитов, дендритных клеток, миелоидных супрессорных клеток, регуляторных Т-лимфоцитов на 3–4 день от постановки диагноза с целью оценки формирования стадии иммуносупрессии. Обследовано 33 пациента с сепсисом (19 мужчин и 14 женщин, возраст 57,1 ± 19,9 лет) и 6 пациентов с септическим шоком (2 мужчин и 4 женщины, возраст 49,3 ± 19,6 лет). Контрольная группа включала 30 здоровых доноров. Субпопуляции моноцитов, дендритных клеток, миелоидных супрессорных клеток и Treg-клеток определяли методом проточной цитометрии. Выявлено достоверное снижение экспрессии HLA-DR на моноцитах, снижение относительного содержания классических моноцитов, миелоидных и плазмоцитоидных дендритных клеток, увеличение процентного содержания промежуточных моноцитов и Г–МЛСК CD15+, увеличение абсолютного содержания Tregклеток у пациентов с сепсисом и септическим шоком. Выявленные функциональные дефекты и сдвиги в составе популяции лейкоцитов указывают на развитие стадии иммуносупрессии у пациентов с сепсисом
Влияние диет-индуцированного ожирения и его коррекции на уровень половых гормонов и особенности поведения самцов крыс линии Вистар
Get PDFObesity causes a wide range of pathophysiological consequences in the body, affecting the sphere of hormonal and psycho-emotional regulation. The aim of the study is to investigate the effect of a high-calorie diet on the development of obesity, reproductive status hormone levels and behavioral features of male Wistar rats, as well as the possibility of normalizing the identified shifts with non-medicinal options for obesity correction. Experiments were performed on 80 sexually mature male Wistar rats for 16 weeks and included 6 groups of animals, taking into account the diet (standard vivarium diet, highcalorie diet and transition from a high-calorie diet to a standard diet at the 2nd stage of the experiment) with or without the moderate physical activity in the form of treadmill running at the 2nd stage – the last 8 weeks of the experiment. A longterm high-caloric diet (16 weeks) caused visceral obesity, elevated glucose, cholesterol and triglyceride levels, dramatically decreased serum testosterone and estradiol levels, and depression manifestations in the Porsolt test in male Wistar rats. Successful correction of obesity, metabolic shifts and depressive behavior in rats was achieved by switching to a balanced diet during the last 8 weeks of the experiment. Normalization of testosterone and estradiol levels against the background of an increased serum luteinizing hormone level occurred in rats receiving a high-calorie diet (16 weeks) with the connection of physical exercise during the last 8 weeks of the experiment. Complex correction of obesity, which included the transition to a standard diet and exercise during the last 8 weeks of the experiment, led to a dramatic 2-fold increase in testosterone levels compared to control and a hyperactive phenotype in male Wistar rats. There is a close relationship between the depression development and testosterone levels in obesity and its correction.Ожирение вызывает в организме широкий спектр патофизиологических последствий, затрагивающих сферу гормональной и психоэмоциональной регуляции. Цель исследования – изучить влияние высококалорийной диеты на развитие ожирения, уровень гормонов репродуктивного статуса и особенности поведения у крыс самцов линии Вистар, а также возможность нормализации выявленных сдвигов при немедикаментозных вариантах коррекции ожирения. Эксперименты выполнялись на 80 половозрелых крысах самцах линии Вистар в течение 16 недель и включали 6 групп животных с учетом диеты (стандартная диета вивария, высококалорийная диета и переход с высококалорийной диеты на стандартный рацион на 2 этапе эксперимента) с подключением или без умеренных физических нагрузок в виде бега на тредмиле на 2 этапе – последние 8 недель эксперимента. Длительная высококалорийная диета (16 недель) вызывала у самцов крыс линии Вистар висцеральное ожирение, повышение содержания глюкозы, холестерина и триглицеридов, резкое снижение уровня тестостерона и эстрадиола в сыворотке крови, а также проявление депрессивности в тесте Порсолта. Успешная коррекция ожирения, метаболических сдвигов и депрессивного поведения у крыс достигалась при переходе на сбалансированную диету в период последних 8 недель эксперимента. Нормализация содержания тестостерона и эстрадиола на фоне повышения уровня лютеинизирующего гормона в сыворотке крови происходила у крыс, получавших высококалорийную диету (16 недель) с подключением физических упражнений в период последних 8 недель эксперимента. Комплексная коррекция ожирения, включавшая переход на стандартную диету и физические упражнения в период последних 8 недель эксперимента, приводила к резкому 2-кратному повышению уровня тестостерона по сравнению с контролем и гиперактивному фенотипу у самцов крыс линии Вистар. Существует тесная взаимосвязь между развитием депрессивности и уровнем тестостерона при ожирении и его коррекции
Генетический полиморфизм белков сурфактанта SP-B и SP-C у недоношенных новорожденных с дыхательными осложнениями
Get PDFThe respiratory distress syndrome (RDS) and the bronchopulmonary dysplasia (BPD) are the lung diseases that occur mainly in preterm infants. Polymorphic variants of surfactant protein genes are considered as candidates contributing to the pathogenesis of RDS and BPD. The association of 5 polymorphic variants of the SFTPB gene (rs2077079, rs1130866, D2S388, D2S2232, VNTR 4 introns) and 3 polymorphic substitutions of the SFTPC gene (rs4715, rs1124, rs2070687) in newborns with the development risk and severity of RDS and BPD was studied. 555 newborns were included in the study, among which 313 premature babies with a gestational age of 28–36 weeks. Genotyping was performed by the Sanger sequencing, the microsatellite analysis, and the real-time PCR. All premature newborns were characterized by the presence of RDS of different severity and BPD was detected in 36 newborns. The microsatellite marker D2S388 of the SFTPB gene contributes to the etiology of RDS and may serve as a gene for its predisposition. Allele 256 bp increases the risk of developing severe RDS. At the same time, the –18AA rs2077079 genotype of the SFTPB gene is associated with a reduced risk of developing severe RDS. The polymorphic variant c.413C>A p. T138N (rs4715) of the SFTPC gene is associated with BPD: the 413CC genotype increases, and the 413CA genotype reduces the risk of developing the disease. Синдром дыхательных расстройств (СДР) и бронхолегочная дисплазия (БЛД) являются заболеваниями легких, возникающими в основном у недоношенных новорожденных. Полиморфные варианты генов сурфактантных белков рассматриваются как кандидаты, вносящие вклад в патогенез СДР и БЛД. Изучена связь 5 полиморфных вариантов гена SFTPB (rs2077079, rs1130866, D2S388, D2S2232, VNTR 4 интрона) и 3 полиморфных замен гена SFTPС (rs4715, rs1124, rs2070687) у недоношенных новорожденных с СДР различной степени тяжести и БЛД. В исследование включены 555 новорожденных, среди которых 313 недоношенных младенцев со сроком гестации 28–36 недель. Генотипирование проводили секвенированием по Сэнгеру, микросателлитным анализом и ПЦР-РВ. Все недоношенные новорожденные характеризовались наличием СДР разной степени тяжести, у 36 новорожденных была выявлена БЛД. Микросателлитный маркер D2S388 гена SFTPB вносит вклад в этиологию СДР и может служить геном его предрасположенности. Аллель 256 п. н. увеличивает риск развития СДР тяжелой степени. В то же время генотип –18AА rs2077079 гена SFTPB ассоциирован с уменьшением риска развития СДР тяжелой степени. Полиморфный вариант c.413С>A p. T138N (rs4715) гена SFTPC ассоциирован с БЛД: генотип 413СС повышает, а генотип 413СА cнижает риск развития заболевания
Показатели продуктивности и питательной ценности зерна у генотипов пшеницы с различными аллелями гена NAM-В1
Get PDFThe identification of a functional NAM-B1 allele associated with a high content of grain protein and essential microelements in wheat relatives increased the distant hybridization significance for bread wheat nutritional value. The allelic polymorphism of the NAM-B1 gene in 22 wheat lines with a genetic material of T. dicoccoides, T. dicoccum, T. spelta, T. kiharаe and their parental forms and the effects of NAM-B1 gene allelic variations on the content of grain protein and essential microelements and productivity traits (vegetation period 2017–2021) were evaluated. The functional NAM-B1 allele was identified only in the samples of wheat relatives among the parental forms. All parental varieties and most of introgressive lines (77.3 %) had a non-functional allele. The genotypes with the functional NAM-B1 allele were characterized by a higher plant height and tillering, but by lower spike productivity compared to the non-functional allele genotypes. The presence of the functional NAM-B1 allele provided a high level of grain protein and zinc content and never decreased significantly a thousand-kernel weight across all studied environments. The functional NAM-B1 allele introgression could be a resource for improving the grain wheat nutritional value.Обнаружение у сородичей пшеницы функционального (дикого) аллеля гена NAM-В1, ассоциированного с высоким содержанием белка и ключевых микроэлементов в зерне, увеличило значимость отдаленной гибридизации для повышения питательной ценности зерна T. aestivum L. Изучен аллельный состав гена NAM-B1 у 22 линий мягкой пшеницы с генетическим материалом T. dicoccoides, T. dicoccum, T. spelta, T. kiharаe и их родительских форм и оценен эффект различных аллелей гена NAM-B1 на содержание белка, основных микроэлементов в зерне и признаки продуктивности (вегетационные периоды 2017–2021 гг.). Среди родительских форм функциональный аллель гена NAM-B1 обнаружен только у образцов видов-сородичей. Все родительские сорта и большая часть интрогрессивных линий (77,3 %) имели мутантный (нефункциональный) аллель. Анализ средних многолетних значений основных количественных признаков выявил, что генотипы с функциональным аллелем NAM-В1 характеризовались большей высотой растения и продуктивной кустистостью, но более низкими показателями продуктивности колоса по сравнению с генотипами, несущими нефункциональный аллель. Установлено, что наличие аллеля дикого типа обеспечивает высокий уровень накопления белка и цинка в зерне независимо от погодных условий, и при этом не приводит к существенному снижению массы 1000 зерен. Показана эффективность интрогрессии функционального аллеля NAM-В1 от видов-сородичей для повышения питательной ценности зерна мягкой пшеницы
Периодические и почти периодические решения уравнений Риккати с линейной отражающей функцией
Get PDFThe method of Mironenko’s reflecting function is used for investigation of Riccati equations. The class of Riccati equations with certain-type reflecting function has been preliminarily constructed. The necessary and sufficient conditions, under which the Riccati equation would have a reflecting function linear in phase variable, are proved. These conditions are constructive in nature, since on their basis the formula is obtained, which shows the linear in phase variable reflecting function in terms of the coefficients of the Riccati equation. Additionally, the relationship between the parity (oddness) property of the coefficients of the Riccati equation and the existence of a reflecting function linear in phase variable is investigated. The application of the method of Mironenko’s reflecting function to the constructed class of Riccati equations revealed sufficient conditions, under which all its solutions are periodic or almost periodic. A sign of no periodic solutions for almost periodic Riccati equations is obtained. An example of the quasi-periodic Riccati equation with quasi-periodic reflecting function, which has a periodic solution, is given.Исследуется уравнение Риккати с помощью метода отражающей функции Мироненко. Предварительно осуществляется построение класса уравнений Риккати, обладающих отражающей функцией определенного вида. В этом направлении, в частности, найдены необходимые и достаточные условия того, чтобы уравнение Риккати имело линейную по фазовой переменной отражающую функцию. Эти условия носят конструктивный характер, поскольку на их основе получена формула, которая выражает линейную по фазовой переменной отражающую функцию через коэффициенты уравнения Риккати. Дополнительно исследована зависимость между свойством четности (нечетности) коэффициентов уравнения Риккати и наличием у него линейной по фазовой переменной отражающей функции. Применение метода отражающей функции Мироненко к построенному классу уравнений Риккати позволило установить достаточные условия, при выполнении которых все его решения являются периодическими либо почти периодическими. Найден признак отсутствия периодических решений у почти периодических уравнений Риккати. Приведен пример квазипериодического уравнения Риккати с квазипериодической отражающей функцией, которое имеет периодическое решение
In silico скрининг потенциальных ингибиторов SARS-CoV-2, блокирующих тример HR1 белка S коронавируса
Get PDFA virtual library of biologically active molecules has been formed and in silico screening has been carried out for identification of small-molecule chemical compounds – potential SARS-CoV-2 inhibitors able to bind to the HR1 trimer of the protein S and to block the formation of a six-helix bundle 6-HB, which is critical for the virus-cell fusion and viral infectivity. Molecular modeling methods were used to evaluate the binding affinity of the identified compounds to the HR1 trimer of the protein S. As a result, 12 molecules exhibiting the high binding affinity to this functionally important region of the virus were found. The data obtained indicate the promise of using these compounds in the development of new antiviral drugs presenting SARS-CoV-2 fusion inhibitors that can block the virus entry into the host cell.Сформирована виртуальная библиотека биологически активных молекул и осуществлен in silico скрининг низкомолекулярных химических соединений – потенциальных ингибиторов SARS-CoV-2, способных связываться с тримером HR1 белка S и блокировать образование 6-спирального пучка 6-HB (six-helix bundle), критического для слияния мембран вируса и клетки-мишени и его инфективности. Методами молекулярного моделирования выполнена оценка эффективности связывания идентифицированных соединений с тримером HR1 белка S. В результате обнаружены 12 молекул, характеризующихся высокой аффинностью связывания с этим функционально важным участком оболочки вируса. Полученные данные свидетельствуют о перспективности использования этих соединений в работах по созданию новых противовирусных препаратов – ингибиторов слияния SARSCoV-2, которые могут блокировать проникновение вируса в клетку хозяина