Перегляд повідомлення

24 листопада 2023 року в Інституті біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України відбудеться чергове засідання міждисциплінарного загальноакадемічного семінару у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології».

Доповідь «Біогенні магнітні наночастинки в організмі, їхня роль у метаболізмі та перспективи управління цим процесом» виголосить професор кафедри загальної фізики та моделювання фізичних процесів фізико-математичного факультету Національного технічного університету України «Киїський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» доктор фізико-математичних наук Оксана Горобець.

Початок заходу – о 10:30 (орієнтовна тривалість – 2 години).

Адреса: Київ, вул. Леонтовича, 9, актова зала Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України.

Доктор фізико-математичних наук, професор Оксана Горобець (фото: kpi.ua)

Авторські тези доповіді

Актуальність дослідження. Біогенні магнітні наночастинки (БМН) стали об’єктом інтенсивних досліджень після того, як американський мікробіолог Ричард Блекмор 1975 року відкрив у бактеріях сильні природні внутрішньоклітинні нанорозмірні магніти, синтез яких, як виявилося, генетично запрограмований, і здійснюють його самі мікроорганізми. Бактерії, які синтезують ланцюжки БМН, було названо магнітотаксисними бактеріями, з огляду на можливе функціональне призначення таких природних магнітів – таксис, тобто орієнтування руху бактерій у напрямі силових ліній геомагнітного поля (аналогічно до стрілки компаса). На сьогодні БМН виявлено у представників усіх трьох доменів живих організмів: бактерій, архей, еукаріотів (разом із людиною). БМН знайдено у багатьох органах і тканинах багатоклітинних організмів, зокрема у нормальних тканинах мозку, печінки, серця, селезінки, надниркових залоз, решіткової кістки, у пухлинних тканинах і атеросклеротичних бляшках людини. Підвищена кількість БМН спостерігається за онкологічних захворювань. Однак, фізіологічне походження та функції БМН у багатоклітинних організмах, а також їхній зв’язок із захворюваннями залишаються відкритими питаннями. Оскільки БМН є компонентами живих систем із найбільшою магнітною сприйнятливістю, то з’ясування механізмів взаємодії між магнітними полями (МП) і живими системами з урахуванням наявності БМН на клітинному рівні дало би змогу краще зрозуміти складні клітинні системи та могло б допомогти пояснити й передбачити реакцію клітин на МП, втрутитись у реакції організмів на МП різної величини індукції, напряму та просторового розподілу.

Проблематика: відкриті питання фізіологічного походження, функцій та локалізації БМН у різних органах багатоклітинних організмів; проблематика підвищеної концентрації БМН за низки нейродегенеративних захворювань і раку; механізми впливу МП (зокрема геомагнітного поля) на живі системи на  клітинному рівні шляхом впливу на БМН.

Мета дослідження: виявлення функцій та локалізації БМН у різних органах багатоклітинних організмів; оцінювання магнітних сил і моментів сил, пов’язаних із наявністю БМН у геомагнітному полі, для передбачення загальних функцій БМН у багатоклітинних організмах; виявлення нових механізмів впливу МП (зокрема геомагнітного поля) на живі системи на клітинному рівні шляхом впливу на БМН.

Методи досліджень: методи магнітостатики, атомно-силова та магнітна силова мікроскопія, методи порівняльної геноміки

Що зроблено / які результати отримано:

-        встановлено існування єдиного для всіх організмів генетичного механізму біомінералізації БМН, заснованого на гомологах основних генів магнітосомного острівця магнітотаксисних бактерій;

-        експериментально виявлено, що в нормі БМН у різних органах багатоклітинних організмів утворюють ланцюжки (у тварин вони локалізовані в стінках капілярів, у рослинах – у стінках провідної тканини, у грибів – у стінках гіфів);

-        розраховано, що порядок величини магнітних сил і моментів сил є достатнім для того, щоби БМН у різних організмах (від бактерій до людини) могли виконувати спільні метаболічні функції (БМН може функціонувати як магнітний наносепаратор гранул, везикул тощо і як активатор механочутливих іонних каналів та інших медіаторів механотрансдукції на мембрані клітини в геомагнітному полі);

-        запропоновано кілька нових фізичних механізмів впливу МП на клітини шляхом взаємодії МП із ланцюжками біогенних і/або небіогенних магнітних наночастинок на клітинних мембранах (виявлені механізми можуть відігравати не очікувану досі роль у створенні фізіологічних реакцій організмів на зовнішні МП).

Можливе наукове значення цих досліджень. Доповідачка представить набір теоретичних моделей, які можуть передбачити, як клітини індивідуально й колективно реагуватимуть на вплив МП (зокрема геомагнітного поля) за наявності ланцюжків БМН, вбудованих у мембрану клітини. Описані ефекти і механізми, що лежать в їхній основі, є загальними і мають бути у великій родині біологічних ефектів МП. Результати важливі для подальшого розвитку нових підходів у клітинній біології, біофізиці та медицині.

Довідково

Міждисциплінарний загальноакадемічний семінар у галузі природничих наук «Актуальні питання фізико-хімічної та математичної біології» започатковано на базі Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України відповідно до Постанови Президії НАН України № 134 від 22 березня 2023 р.

Мета семінару – періодичне заслуховування й обговорення наукових доповідей, присвячених застосуванню сучасних експериментальних і теоретичних методів хімії, фізики й математики для розв’язання нагальних проблем сучасної біології, зокрема у галузі біохімії, біофізики, молекулярної та клітинної біології, біоенергетики, геноміки, медичної біології, фармакології, нанобіотехнології, системної та синтетичної біології.

Семінар унеобхіднений прогресом таких «перехресних» наук і наукових напрямів, як біофізична хімія, фізична біохімія, хімічна біофізика, біохімічна фізика, фізико-хімічна біологія, фізика живого, математична біофізика, теоретична біологія, біоінформатика, штучний інтелект в біології та медицині тощо.

Засідання семінару щомісяця відбуваються в Актовій залі Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України (Київ, вул. Леонтовича, 9). Долучитися до семінару можна також в онлайн-режимі. «Двері» семінару відкриті не лише для науковців Національної академії наук України та працівників і студентів українських закладів вищої освіти, а й для всіх охочих.

Наступне засідання семінару заплановано на грудень 2023 року.

Пропозиції щодо виступів із доповідями (обсяг тез доповіді – 1–2 сторінки) надсилайте, будь ласка, на електронні скриньки керівника семінару – заступника директора з наукової роботи Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, завідувача відділу біохімії м’язів цього Інституту академіка Сергія Олексійовича Костеріна: kinet@biochem.kiev.ua ; kosterin.serg@gmail.com

За інформацією Інституту біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України