ОТДЕЛ ФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Отдел физических методов измерений (ранее – отдел седиментацинного анализа) организован в 1965 г. Первым руководителем отдела был дбн В.Я. Черняк, с 1993 г. по настоящее время его возглавляет кфмн В.А. Драчев.

Основные сотрудники отдела : кбн В.Н. Орлов, П.В. Калмыков, Н.Н. Магретова, В.Н. Мичурина.

Участие в выполнении научно-исследовательских проектов (програм) и грантовая поддержка. Проект "Белок оболочки вируса табачной мозаики как модель для изучения необратимой агрегации белков и поиск ингибиторов этого процесса" (РФФИ). Гранты РФФИ.

Основные научные достижения отдела. Предложен кинетический подход к анализу термограмм необратимо денатурирующих объектов, полученных методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии (ДСК). На примере креатинкиназы из скелетных мышц кролика проведен анализ кривых теплопоглощения, предложен механизм их денатурации и найдены кинетические параметры соответствующих стадий [Kurganov et al. Biochemistry 2000; 39: 13144-52; Lyubarev et al. Biophys Chem 1999; 79: 199-204; Lyubarev et al. Biophys Chem 1998; 70: 247 57]. Исследовано влияние кофакторов и специфических лигандов на тепловую денатурацию различных ферментов и показано, что такие взаимодействия приводят к значительным конформационным перестройкам в белковых молекулах, что отражается на характере их термоденатурации. Изучены конформационные перестройки в изолированной головке молекулы миозина (субфрагмент 1 миозина, S1) при моделировании различных промежуточных состояний АТРазной реакции миозина. Предложен новый калориметрический тест для анализа конформационных изменений, происходящих в миозиновых головках в процессе АТРазной реакции [Levashov et al., Biochim Biophys Acta 1999; 1433: 294 306; Kaspieva et al. FEBS Lett. 2001; 489: 144 8; Golitsina et al. J Muscle Res Cell Motil. 1996; 17: 475 485; Levitsky et al. Biophys J. 1995; 68: A160; Nikolaeva et al. Eur J Biochem. 2002; 269: 5678 88]. На примере мышечных белков (субфрагмент 1 миозина, тропомиозин, актин) показано, что ДСК позволяет эффективно регистрировать структурные изменения, происходящие в результате белок-белковых взаимодействий. Показана роль белок-белковых и РНК-белковых взаимодействий в стабилизации структуры вируса табачной мозаики [Levitsky et al. Eur J Biochem. 2000; 267: 1869 77; Levitsky et al. Biochemistry (Moscow) 1998; 63: 322 33; Orlov et al. FEBS Lett. 1998; 433: 307 11]. Исследована взаимосвязь между тепловой денатурацией белка и его макроскопической агрегацией на примере белка оболочки вируса табачной мозаики. Найдено, что кинетический механизм агрегации меняется в зависимости от концентрации белка [Orlov et al. Biochemistry (Moscow) 2001; 66: 154 62; Kurganov et al. Biochemistry (Moscow) 2002; 67: 525 33; Arutyunyan et al. Biochemistry (Moscow) 2001; 66: 1378 80; Rafikova et al. Int J Biochem Cell Biol. 2003; 35: 452 60]. Впервые предложен и осуществлен лазерный метод юстировки и определена верхняя граница допустимой в этом случае скорости при использовании в аналитической ультрацентрифуге наиболее чувствительной интерференционной оптической системы. Разработан и систематически используется оригинальный "всескоростной" метод седиментационного равновесия. [Drachev et al. Nauchnye Dokl Vyss Shkoly Biol Nauki 1979; 11: 100 5; Chernyak et al. Biochem Biophys Res Commun. 1975; 65: 990 6; Chernyak et al. Anal Biochem. 1982; 123: 110 9]. Создана оригинальная спектрофотометрическая кювета для исследования ферментативных реакций под высоким гидростатическим давлением. Исследована кинетика реакции лактатдегидрогеназы из мышц кролика при давлении 1 кбар. [Chernyak et al. FEBS Lett. 1984; 169: 97 100].

Основные научные публикации отдела:
1.    Rafikova ER, Kurganov BI, Arutyunyan AM, Kust SV, Drachev VA, Dobrov EN. A mechanism of macroscopic (amorphous) aggregation of the tobacco mosaic virus coat protein. Int J Biochem Cell Biol. 2003; 35: 1452 60.
2.    Nikolaeva OP, Orlov VN, Bobkov AA, Levitsky DI. Differential scanning calorimetric study of myosin subfragment 1 with tryptic cleavage at the N-terminal region of the heavy chain. Eur. J. Biochem. 2002; 269: 5678 88.
3.    Levitsky DI, Rostkova EV, Orlov VN, Nikolaeva OP, Moiseeva LN, Teplova MV, Gusev NB. Complexes of smooth muscle tropomyosin with F-actin studied by differential scanning calorimetry. Eur. J. Biochem. 2000; 267: 1869-77.
4.    Kurganov BI, Kornilaev BA, Chebotareva NA, Malikov VP, Orlov VN, Lyubarev AE, Livanova NB. Dissociative mechanism of thermal denaturation of rabbit skeletal muscle glycogen phosphorylase b. Biochemistry. 2000; 39: 13144-52.
5.    Levashov P, Orlov V, Boschi-Muller S, Talfournier F, Asryants R, Bulatnikov I, Muronetz V, Branlant G, Nagradova N. Thermal unfolding of phosphorylating D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase studied by differential scanning calorimetry. Biochim Biophys Acta. 1999; 1433: 294-306.
6.    Lyubarev AE, Kurganov BI, Orlov VN, Zhou HM. Two-state irreversible thermal denaturation of muscle creatine kinase. Biophys. Chem. 1999; 79: 199-204.
7.    Lyubarev AE, Kurganov BI, Burlakova AA, Orlov VN. Irreversible thermal denaturation of uridine phosphorylase from Escherichia coli K-12. Biophys. Chem. 1998; 70: 247-57.
8.    Nikolaeva OP, Orlov VN, Dedova IV, Drachev VA, Levitsky DI. Interaction of myosin subfragment 1 with F actin studied by differential scanning calorimetry. Biochem. Mol. Biol. Int. 1996; 40: 653-61.
9.    Golitsina NL, Bobkov AA, Dedova IV, Pavlov DA, Nikolaeva OP, Orlov VN, Levitsky DI. Differential scanning calorimetric study of the complexes of modified myosin subfragment 1 with ADP and vanadate or beryllium fluoride. J. Muscle Res. Cell Motility. 1996; 17: 475 485.
10.    Kuznetsov SA, Vaisberg EA, Shanina NA, Magretova NN, Chernyak VY, Gelfand VI. The quaternary structure of bovine brain kinesin. EMBO J. 1988; 7: 353 6.
11.    Chernyak VYa, Drachev VA, Nikolaeva NG, Chernyak BV. High-pressure enzyme kinetics. Lactate dehydrogenase in an optical cell that allows a reaction to be started under high pressure. FEBS Lett. 1984; 169: 97-100.
12.    Chernyak VY, Magretova NN, Drachev VA. An "all-speed" autocalibration method for sedimentation equilibrium in dilute homogeneous and multicomponent solution. II. Determination of molecular weights of proteins. Anal Biochem. 1982; 123: 110-9.
13.    Levashov AV, Khmel'nitskii IuL, Kliachko NL, Cherniak VYa, Berezin IV. High-speed centrifugation of rotated micelles in an organic solvent: a new approach to the determination of protein molecular weight] Dokl. Akad. Nauk SSSR. 1981; 259: 485-8.
14.    Chernyak VYa, Magretova NN. A new approach to molecular weight calculation from sedimentation equilibrium experiments. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1975; 65: 990-6.

Основные публикации за последние 3 года:
1.    Rafikova ER, Kurganov BI, Arutyunyan AM, Kust SV, Drachev VA, Dobrov EN. A mechanism of macroscopic (amorphous) aggregation of the tobacco mosaic virus coat protein. Int J Biochem Cell Biol. 2003; 35: 1452-60.
2.    Rafikova ER, Panyukov YV, Arutyunyan AM, L. Yaguzhinsky LS, Drachev VA, Dobrov EN. Low SDS concentrations inhibit amorphous aggregation and exert opposite effects on the stability of different segments of a protein molecule. Eur. J. Biochem. (submitted).
3.    Nikolaeva OP, Orlov VN, Bobkov AA, Levitsky DI. Differential scanning calorimetric study of myosin subfragment 1 with tryptic cleavage at the N-terminal region of the heavy chain. Eur. J. Biochem. 2002; 269: 5678 88.
4.    Voronov S, Zueva N, Orlov V, Arutyunyan A, Kost O. Temperature-induced selective death of the C-domain within angiotensin-converting enzyme molecule. FEBS Lett. 2002; 522: 77 82.
5.    Arutyunyan AM, Rafikova ER, Drachev VA, Dobrov EN. Appearance of "β-like" circular dichroism spectra on protein aggregation that is not accompanied by transition to β -structure. Biochemistry (Mosc). 2001; 66: 1378-80.
6.    Orlov VN, Arutyunyan AM, Kust SV, Litmanovich EA, Drachev VA, Dobrov EN. Macroscopic aggregation of tobacco mosaic virus coat protein. Biochemistry (Mosc). 2001; 66: 154-62.
7.    Kaspieva OV, Nikolaeva OP, Orlov VN, Ponomarev MA, Drachev VA, Levitsky DI. Changes in the thermal unfolding of p-phenylenedimaleimide-modified myosin subfragment 1 induced by its ‘weak’ binding to F-actin. FEBS Lett. 2001; 489: 144-8.

За время существования отдела в нем были подготовлены и успешно защищены пять кандидатских и одна докторская диссертация, по результатам исследований опубликовано свыше 150 научных работ в отечественных и международных научных журналах. Сотрудники отдела как научно-методического подразделения обслуживают аналитические центрифуги (фирмы Beckman), сканирующий микрокалориметр (ДАСМ-4) и ряд оптических спектральных приборов. Помимо функций технического и методического обслуживания, сотрудники отдела ведут и самостоятельные научно-методические исследования.