Biomedical Chemistry - Research and Methods (E-Journal)
Not a member yet
181 research outputs found
Sort by
Взаимодействие противоопухолевого препарата ацетата абиратерона с дцДНК
Get PDFThe electroanalytical characteristics of double-stranded DNA (dsDNA) and the complex of dsDNA and the antitumor drug abiraterone acetate (AA) were studied by differential pulse voltammetry. The effect of abiraterone acetate on dsDNA was shown, which was registered by alteration the intensity of electrochemical oxidation of purine heterocyclic bases guanine and adenine using screen printed electrodes modified with functionalized carbon nanotubes. The binding constants (Kb) of the [dsDNA-AA] complex for guanine and adenine were 1.63×104 M-1 and 1.93×104 M-1, respectively. The electrochemical coefficients of the toxic effect were calculated as the ratio of the intensity of the electrochemical oxidation signals of guanine and adenine, in the presence of abiraterone acetate to the intensity of the electrooxidation signals of these nucleobases without drug (%). At concentrations of abiraterone acetate exceeding 60 μM, a decrease in the currents of electrochemical oxidation of guanine and adenine by 50% or more is recorded. Based on the analysis of electrochemical parameters and values of binding constants, an assumption was made about the mechanism of interaction of abiraterone acetate with DNA, mainly due to the formation of hydrogen bonds with the minor groove. An electrochemical DNA biosensor was first used to study the mechanism of interaction of the anticancer drug abiraterone acetate with dsDNA.Методом дифференциально-импульсной вольтамперометрии исследованы электроаналитические характеристики двухцепочечной ДНК (дцДНК) и комплекса дцДНК и противоопухолевого препарата ацетата абиратерона (АА). Показано влияние ацетата абиратерона на дцДНК, регистрируемое по изменению интенсивности электрохимического окисления пуриновых гетероциклических азотистых оснований гуанина и аденина с использованием печатных электродов, модифицированных функционализированными углеродными нанотрубками. Константы связывания (Кb) комплекса [дцДНК-АА], для гуанина и аденина, составили 1.63×104 М-1 и 1.93×104 М-1, соответственно. Рассчитаны электрохимические коэффициенты токсического эффекта как отношение интенсивности сигналов электроокисления гуанина и аденина, входящих в состав дцДНК, в присутствии ацетата абиратерона к интенсивности сигналов электроокисления этих азотистых оснований без лекарства (%). При концентрациях ацетата абиратерона, превышающих 60 мкМ, регистрируется снижение токов электрохимического окисления гуанина и аденина на 50% и более. На основании анализа электрохимических параметров и значений констант связывания сделано предположение о механизме взаимодействия ацетата абиратерона с ДНК преимущественно за счет образования водородных связей с малой бороздкой. Электрохимический ДНК-биосенсор был впервые использован для исследования механизма взаимодействия противоопухолевого препарата ацетата абиратерона с дцДНК
Обнаружение N-белка SARS-Cov-2 в мезенхимальных клетках вартонова студня пуповины у женщин с COVID-19
Get PDFDespite the large number of studies on the new coronavirus infection SARS-Cov-2 characterized by vascular damage on the impact of the virus on the mother-placenta-fetus system remains unknown. The umbilical cord, according to its functional purpose, is a complex of vessels protected from external influences by the embryonic connective tissue –Wharton's jelly. The aim of the study was to detect the structural components of SARS-Cov-2 in the histological structures of umbilicals cord in patients with COVID-19 in the tissues of the umbilical cord of women with COVID-19. The main group included 40 pregnant women who were treated at the academician V. I. Kulakov National Medical Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology (March-April 2020) with a confirmed diagnosis of COVID-19 (according to the positive PCR test of a nasopharyngeal swab) and 40 pregnant women of the comparison group, without clinical symptoms and laboratory tests, including the negative PCR test. As a result of the immunohistochemical study of the umbilical cord with primary antibodies to the SARS-Cov-2 N-protein in the COVID-19 group, staining of the cytoplasm of fibroblast-like cells and single macrophages Wharton's jelly was detected (pНесмотря на большое количество исследований, посвященных новой коронавирусной инфекции SARS-Cov-2, для которой характерно поражение сосудов, вопрос о влиянии вируса на систему «мать-плацента-плод» остается открытым. Пуповина по своему функциональному назначению представляет комплекс сосудов, защищенных от внешнего воздействия эмбриональной соединительной тканью – Вартоновым студнем. Цель исследования – выявить N-белок вируса SARS-Cov-2 в структурах пупочного канатика у женщин, заболевших COVID-19. В основную группу были включены 40 беременных женщин, проходивших лечение в Национальном медицинском исследовательском центре акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В. И. Кулакова (март-апрель 2020 г.) с наличием подтвержденного диагноза COVID-19 (по данным ПЦР-теста мазка, взятого из носоглотки), и 40 беременных группы сравнения без клинических и лабораторных признаков вирусной инфекции (с отрицательным тестом ПЦР). В результате иммуногистохимического исследования пуповины с первичными антителами к N-белку SARS-Cov-2 в группе COVID-19 выявлено окрашивание цитоплазмы фибробластоподобных клеток и единичных макрофагов Вартонова студня (р < 0.05), которое отсутствовало у женщин без коронавирусной инфекции. Представленные данные о вероятном персистировании вирусных белков в мезенхимальных клетках, а также в макрофагах Вартонова студня пуповины могут иметь значение в установлении новых патогенетических механизмов влияния СOVID-19 на систему «мать-плацента-плод», а также раскрытии новых патогенетических механизмов защиты плода от вирусных агентов
Определение дефицита андрогенов при бесплодии и сниженном овариальном резерве по данным ВЭЖХ-МС/МС и ИХЛА
Get PDFThe androgen deficiency and associated states represent is an important problem that affects the quality of women live. The most widely the androgen influence has been studied in the reproductive period in relation to polycystic ovary syndrome; however about laboratory methods to determine the impact of androgen deficiency and its clinical manifestation in the case of young women with a reduced ovarian reserve and with infertility are still actively discussed. Clinical medicine still needs generally approved markers of androgen deficiency states and its lower reference values. In this work we illustrate the perspective of measurements of steroid hormones panel to verify the diagnosis on the basis of high performance liquid chromatography with tandem mass spectrometry and immunochemical methods.Дефицит андрогенов и ассоциированные состояния являются важной проблемой, влияющей на качество жизни женщин. Наиболее широко влияние андрогенов исследовано в репродуктивном периоде применительно к синдрому поликистоза яичников, но в случае сниженного овариального резерва у молодых женщин с бесплодием остается открытой дискуссия о лабораторных методах определения влияния дефицита андрогенов и его клинической манифестации. В настоящее время в клинической медицине нет однозначного мнения по поводу перечня маркеров данного состояния и нижних референсных значений. В данной работе показана перспективность использования панели стероидных гормонов для оценки уровня андрогенов у женщин репродуктивного возраста, а также проведено сравнение точности постановки диагноза на основе результатов измерений концентрации гормонов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с тандемной масс-спектрометрией и иммунохимическим методом
Алгоритмы расчёта параметров электрохимического биосенсора
Get PDFThe aim of this work is to present the experimental results in the form of an algorithm for analyzing the modification of screen printed electrodes, including the possibility of its regeneration for irreversibly oxidizing biologically active compounds (drugs, DNA and proteins). A protocol was developed for quantitative analysis and study of the mechanism of drug-DNA interaction by differential pulse voltammetry, including the following parameters: complex binding constant, Gibbs free energy, and electrochemical coefficients of the toxic effect.Цель работы – представить экспериментальные результаты в виде алгоритма анализа модификации печатного графитового электрода, включая возможность его регенерации для необратимо окисляющихся биологически активных соединений. Разработан протокол количественного анализа и исследования механизма взаимодействия лекарственный препарат-ДНК методом дифференциально- импульсной вольтамперометрии, включающий следующие параметры: константу связывания комплекса, свободную энергия Гиббса и электрохимический коэффициент токсичности препарата
Электрохимический анализ метаболитов как метод определения активности цитохромов P450
Get PDFThe review deals with the electrochemical methods for determination of metabolites of cytochromes P450 catalyzed reactions. We have focused on the electrochemical determination of metabolites of drugs and some endogenous compounds. We have reviewed bielectrode systems for determination of cytochrome P450 activity, where one electrode serves as a matrix for enzyme immobilization and a source of electrons for heme iron ion reduction and initialization of the catalytic reaction towards a substrate and the second one is being used for quantification of the products formed by their electrochemical oxidation. Such systems allow one to elude additional steps of separation of reaction substrates and products. The review also includes discussion of the ways to increase the analytical sensitivity and decrease the limit of detection of the investigated metabolites by chemical modification of electrodes. We demonstrate the possibilities of these systems for cytochrome P450 kinetics analysis and the perspectives of their further improvement, such as increasing the sensitivity of metabolite electrochemical determination by modern electrode modificators, including carbon-based, and construction of devices for automatic monitoring of the products.В обзоре рассмотрены методы электрохимического определения метаболитов реакций, катализируемых цитохромами P450. Основной акцент сделан на электрохимическом определении метаболитов лекарственных препаратов и некоторых эндогенных соединений. Рассмотрены биэлектродные системы для определения активности цитохромов P450, в которых один электрод выступает в качестве матрицы для иммобилизации фермента и донора электронов для восстановления иона железа гема и инициации каталитической реакции по отношению к субстрату, а второй – для количественного определения образующихся продуктов путем их электрохимического окисления. Такие системы в идеале позволяют избежать дополнительных стадий разделения субстратов и продуктов реакций. В обзоре также обсуждены способы повышения аналитической чувствительности и снижения предела определяемых концентраций исследуемых метаболитов за счет химической модификации электродов. Показаны возможности таких систем для анализа кинетики реакций, катализируемых цитохромами P450, и перспективы их дальнейшего развития, такие как повышение чувствительности электрохимического определения метаболитов с помощью современных материалов для модификации электродов, в том числе на основе углерода, а также создание устройств, позволяющих в автоматическом режиме проводить регистрацию образующихся продуктов
Простая методика выделения плазмид из Escherichia coli для эффективной химической трансфекции культуры клеток человека
Get PDFCurrently, a large number of reagent kits are commercially available for the isolation of highly purified plasmid DNA for subsequent transfection of human cell lines. However, due to high cost and logistical problems, it may be necessary to isolate plasmid DNA using only the simplest reagents and materials. We present one of the possible methods for such DNA isolation, suitable for routine laboratory use. It is based on well-known principles and methods for plasmid DNA purification, has minimal cost, does not require special skills, and is easily scalable. The technique includes the steps of alkaline lysis, purification with silica particles and gel filtration. It was shown that plasmids isolated using the proposed method transfect human embryonic kidney Expi293F cells no less efficiently than plasmids purified using a specialized Qiagen plasmid maxi kit («Qiagen», USA).В настоящее время в продаже находится большое количество наборов реагентов, предназначенных для выделения высокоочищенной плазмидной ДНК и последующей трансфекции линий клеток человека. Однако ввиду высокой стоимости и логистических проблем может возникнуть необходимость проводить выделение плазмидной ДНК с использованием только самых простых реактивов и материалов. Мы представляем одну из возможных методик такого выделения, подходящую для повседневного лабораторного применения. Она основывается на хорошо известных принципах и методах очистки плазмидной ДНК, имеет минимальную стоимость, не требует специальных навыков и легко масштабируется. Методика включает стадии щелочного лизиса и очистки с помощью частиц оксида кремния и гель-фильтрации. Плазмиды, выделенные с помощью предложенной методики, трансфицируют клетки эмбриональной почки человека Expi293F не менее эффективно, чем плазмиды, очищенные с использованием специализированного набора реагентов Qiagen plasmid maxi kit ( «Qiagen», США)
Фильтрация данных 2D электрофореза при создании выборки для предсказания значения изоэлектрической точки белков
Get PDFA number of simple filters formulated from general considerations that take into account the peculiarities of the experiments as well as results obtained in 2D electrophoresis experiments are considered. These filters can be used for automated dataset formation and verification of learning of system for predicting protein isoelectric point values. These include: (i) filtering obvious errors introduced during initial database formation; (ii) selection of a known plausible range of values; (iii) selection of a single variant among various proteoforms; (iv) selection within a preset value of electrophoretic shift deviation, etc. Using a dataset combining data from 8 maps of Homo sapiens, Mus musculus, and Rattus norvegicus, the application of this set of filters improved the R2 value of predictions from 0.44 to 0.67.Рассмотрен ряд простых фильтров, сформулированных из общих соображений и учитывающих особенности проведения экспериментов, а также полученных в ходе выполнения двумерного (2D) электрофореза результатов. Данные фильтры могут быть использованы для автоматизированного формирования и верификации выборок для обучения систем предсказания значений изоэлектрической точки белков. Среди них: (i) фильтрация явных ошибок, внесённых при формирование исходной базы данных; (ii) отбор заведомо достоверного диапазона значений; (iii) отбор единственного варианта среди различных протеоформ; (iv) отбор в пределах заданной величины отклонения электрофоретического сдвига и другие. На примере выборки, объединяющей данные из 8 карт Homo sapiens, Mus musculus и Rattus norvegicus, применение данного набора фильтров позволило улучшить R2 предсказания от 0.44 до 0.67
ММП-9, ММП-2, VEGF и VEGFR2 как факторы инвазии и ангиогенеза при плоскоклеточной карциноме шейки матки
Get PDFTissue destruction and angiogenesis play an important role in malignant tumor progression. They are responsible for the tumor growth and progress and its ability to invade and metastasize. The key role in the destructive processes belongs to matrix metalloproteinases (MMPs), which are able to cleave almost all components of the extracellular matrix (ECM). Gelatinases MMP-2 and MMP-9 hydrolyze type IV collagen, the main component of basement membranes, thereby releasing various biologically active molecules from ECM, including vascular endothelial growth factor (VEGF). VEGF is a key regulator of angiogenesis. The main mediator of the biological action of VEGF is its receptor VEGFR2. This study was aimed at assessing the relationship between the expression of the main factors of tissue destruction and angiogenesis - MMP-2, MMP-9, VEGF and VEGFR2 in the early and later stages of cervical squamous cell carcinoma (CSCC). The work was performed using samples of tumor and surrounding morphologically normal tissue, obtained from patients with or without metastases to regional lymph nodes. We have shown that MMP- 9 is significantly expressed in tumors in CSCC already at the early stages of tumor progression. At later stages of the disease (when metastases to regional lymph nodes are detected in patients), the expression of MMP-2, VEGF and VEGFR2 increases markedly both in the tumor and in the morphologically normal tissue surrounding the tumor and makes an additional contribution to the processes of destruction, angiogenesis and metastasis. We assume that MMP-2, VEGF and VEGFR2 can be considered as negative markers of the course of CSCC.Деструкция ткани и ангиогенез играют важную роль в прогрессии злокачественных опухолей. Они отвечают за рост и развитие опухоли, ее способность к инвазии и метастазированию. Ключевая роль в деструктивных процессах отводится матриксным металлопротеиназам (ММП), которые способны расщеплять практически все компоненты соединительнотканного матрикса (СТМ). Желатиназы ММП-2 и ММП-9 гидролизуют коллаген IV типа – основу базальных мембран, – освобождая тем самым из СТМ различные биологически активные молекулы, включая эндотелиальный фактор роста сосудов (VEGF) – ключевой регулятор ангиогенеза. Его действие реализуется рецепторами VEGF-VEGFR. В данной работе исследовали экспрессию ММП-2, ММП-9, VEGF и VEGFR2 на ранних и более поздних стадиях плоскоклеточной карциномы шейки матки (ПКШМ). Работа проведена на клиническом материале (образцы опухолевой и морфологически нормальной ткани, окружающей опухоль), полученном от пациентов с наличием или отсутствием метастазов в регионарные лимфоузлы. Мы показали, что при ПКШМ существенная экспрессия ММП-9 наблюдается в опухолях уже на ранних стадиях опухолевой прогрессии. На более поздних стадиях заболевания (при обнаружении у пациентов метастазов в регионарные лимфоузлы) заметно повышается экспрессия ММП-2, VEGF и VEGFR2 как в опухоли, так и в морфологически нормальной ткани, окружающей опухоль, что вносит дополнительный вклад в процессы деструкции, ангиогенеза и метастазирования. Мы предполагаем, что ММП-2, VEGF и VEGFR2 могут рассматриваться в качестве маркеров неблагоприятного течения ПКШМ
Предсказание значения изоэлектрической точки пептидов и белков с широким спектром химических модификаций
Get PDFThe scale of virtual pKa values for calculating the isoelectric point of peptides and proteins with chemical and post-translational modifications (PTM) is presented. The learning set of pKa values is based on data from 25 experiments of isoelectric focusing of peptides with subsequent mass spectrometric identification (ProteomeXchange accession codes: PXD000065, PXD005410, PXD006291, PXD010006 and PXD017201). In order to enrich the resulting sets with peptides containing modifications the identification of peptides was repeated using raw mass spectrometry data of all datasets. In the final learning set have included peptides satisfying the following conditions: the peptide was found in the fraction with scoring function maximum and maximum peptide abundance; the peptide was found in more than one experiment, and differences of the pI value between experiments was less than 0.15 pH unit. Two variants of the scales were created. In the first variant, pKa values depended only on the residue position relative to the ends of the sequence (N- or C-terminal residue or inside the chain). In the second variant, the effect of neighboring residues was also taken into account. The prediction accuracy of the second variant was higher. The comparison with other methods of pI prediction was carried out. Although the scale was calculated from set containing only peptides, it would be applicable for pI prediction of proteins with and without PTM. The software for prediction of pI values using the resulting pKa scales is available at http://pIPredict3.ibmc.msk.ru.Представлена шкала «виртуальных» значений pKa для расчёта изоэлектрической точки пептидов и белков, имеющих как химические, так и посттрансляционные модификации (PTM). Обучающая выборка для подбора значений pKa сформирована на основе данных из 25 экспериментов по изоэлектрическому фокусирования пептидов с последующей масс-спектрометрической идентификацией (ProteomeXchange accession codes: PXD000065, PXD005410, PXD006291, PXD010006 и PXD017201). Для всех наборов данных идентификация пептидов по «сырым» масс-спектрометрическим данным проведена заново с целью обогащения выборки пептидами с модификациями. В окончательную обучающую выборку включены пептиды, для которых выполнялись следующие условия: пептид встречался во фракции, для которой величина максимума оценочной функции при идентификации пептида совпадала с максимальным значением представленности («abundance»), пептид встречался более чем в одном эксперименте, причём величина pI между экспериментами не отличалась больше чем 0.15 значений единицы pH. Созданы два варианта шкал. В первом величина pKa зависела только от его положения относительно концов последовательности (N- или C-концевой остаток, либо внутри цепи). Во втором учитывали также влияние соседних остатков. Точность предсказания по второму варианту была выше. Проведено сравнение с другими методами предсказания pI. Несмотря на то, что шкала рассчитывалась по выборке, содержащей только пептиды, она применима и для предсказания pI белков как с наличием PTM, так и без. Создано программное обеспечение для предсказания pI с использованием полученных шкал pKa, доступное по адресу http://pIPredict3.ibmc.msk.ru
Определение концентрации холестерина и триглицеридов в экстраклеточных везикулах сыворотки крови с помощью коммерческих наборов
Get PDFExosomes and microvesicles, collectively referred to as small extracellular vesicles (sEV) are vesicles with an average size of about 100-150 nm. Currently, the role of sEV in various aspects of signaling in the body is being actively investigated; in addition, sEV can often serve as markers of various pathologies. The active study of the sEV composition is continuing. In this study we have demonstrated that in sEV it is possible to determine cholesterol and triglycerides concentration by using commercial kits designed for serum. The technique was tested on sEV from the blood of patients diagnosed with depression and on healthy volunteers. No differences were found in the concentration of cholesterol and triglycerides in mEV from the blood serum of depressed patients and the control group. The concentration of cholesterol and triglycerides in the samples is several times higher than the sensitivity threshold of the methods set by the manufacturer of the kits.Экзосомы и микровезикулы, совместно называемые малые экстраклеточные везикулы (мЭВ), представляют собой везикулы со средним размером около 100-150 нм. В настоящее время активно исследуется роль мЭВ в самых разных аспектах сигналинга в организме, кроме того, часто мЭВ могут служить маркерами разных патологий. Продолжается активное изучение состава мЭВ. В данной работе мы показали, что в мЭВ можно определить концентрацию холестерина и триглицеридов с помощью коммерческих наборов, предназначенных для сыворотки крови. Методика была опробована на мЭВ из крови пациентов с диагнозом депрессия и на здоровых добровольцах. Различий в концентрации холестерина и триглицеридов в мЭВ из сыворотки крови пациентов с депрессией и контрольной группы найдено не было. Концентрация холестерина и триглицеридов в образцах в несколько раз превосходит порог чувствительности методов, установленный производителем наборов