Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54622 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА ECOLOGICAL BIOPHYSICS ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БИОФИЗИКА Supermolecular reorganization of proteomic ensembles of supramolecular structures of plant chromatin under stress environmental conditions Супермолекулярная реорганизация протеомных ансамблей супрамолекулярных структур хроматина растений в стрессовых условиях окружающей среды Иванова Э. А. Ivanova E. A. fiona_belobor@mail.ru Уфимский институт биологии РАН Уфа Россия Ufa Institute of Biology, Russian Academy of Sciences Ufa Russian Federation 25 03 2021 25 03 2021 6 1 179 185 20 03 2021 20 03 2021 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54622/view

В ракурсе экологической адаптации растений, с позиции междисциплинарной науки - супрамолекулярной химии , рассмотрена динамика супрамолекулярных топологически ассоциированных структур тотальной хроматиновой матрицы (ТХМ): Нп-нуклеоплазмы, ХрI-хроматина непрочно- и ХрII-прочносвязанного с ядерным матриксом и самого ЯМ. На поверхности раздела которых, представлена протеомная супер молекулярная реорганизация негистоновых и гистоновых ансамблей протеома ТХМ, макрокинетика которого имеет важное значение для понимания особенностей биохимических процессов в генетических подсистемах растения (корень→мезокотиль→колеоптиль) переходного периода от гетеротрофного к автотрофному развитию растений. Показан алгоритм динамики протеомных супер молекулярных ансамблей на поверхности раздела супрамолекулярных структур ТХМ. Выявлена позиционирующая роль «коровых» гистоновых (Н3+Н4)ꞌꞌ ансамблей в супра-блоках: Нп, Хр-II, ЯМ у озимого фенотипа, в зоне гомеоморфизма (по топологической терминологии Р. Тома) корневой системы, как интегративной стабилизации пространственно-временной, физиолого-генетической стрессоустойчивости организма относительно яровой пшеницы. Приведённые данные могут быть интересны биофизикам и войти в базу данных онтологии стадий роста и развития стрессоустойчивости растений в окружающей среде.

From the perspective of ecological adaptation of plants, from the position of interdisciplinary science - supramolecular chemistry, the dynamics of supramolecular topologically associated structures of the total chromatin matrix (TChrM) is considered: Np-nucleoplasm, ChrI-chromatin is fragile and ChrII-strongly bound to the nuclear matrix and NM itself. At the interface of which, there is a proteomic super molecular reorganization of non-histone and histone ensembles of the TChrM proteome, the macrokinetics of which is important for understanding the features of biochemical processes in the genetic subsystems of a plant (root → mesocotyl → coleoptile) of the transition period from heterotrophic to autotrophic plant development. An algorithm for the dynamics of proteomic super molecular ensembles at the interface of the supramolecular structures of TChrM is shown. The positioning role of the "core" histone (H3 + H4) ꞌꞌ ensembles in the supra-blocks: Np, Chr-II, NM in the winter phenotype, in the zone of homeomorphism (according to the topological terminology of R. Tom) of the root system, as an integrative stabilization of the space-temporal , physiological and genetic stress resistance of the organism relative to spring wheat. The data presented may be of interest to biophysicists and enter the database of the ontology of the stages of growth and development of stress resistance of plants in the environment.

 Протеомика интерфазная топология хроматина супрамолекулярная биохимия пшеница генетическая стрессоустойчивость Proteomics Interphase chromatin topology supramolecular biochemistry wheat genetic stress resistance Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России № 075-00326-19-00 по теме № НИОКТР АААА-А18-118022190104-7.

Лен Ж-М. Супрамолекулярная химия. Новосибирск, Наука, 1998, 333 с. @@Lehn J.-M., Supramolecular chemistry. Novosibirsk, Science, 1998, 333 p. (In Russ.) Len Zh-M. Supramolekulyarnaya himiya. Novosibirsk, Nauka, 1998, 333 s. @@Lehn J.-M., Supramolecular chemistry. Novosibirsk, Science, 1998, 333 p. (In Russ.) Иванова Э.А. Особенности «структурированных процессов» в интерфазных ядрах у пшеницы, выведенной в условиях холодового стресса. Экобиотех, 2019, т. 2, № 4, с. 1-6. DOI: 10.3 1163/2618-964X-2019-2-4-000-000 @@Ivanova E.A. Features of "structured processes" in interphase nucleus wheat bred under cold stress. Ecobiotech, 2019, vol. 2, no. 4, 1-6. (In Russ.) Ivanova E.A. Osobennosti «strukturirovannyh processov» v interfaznyh yadrah u pshenicy, vyvedennoy v usloviyah holodovogo stressa. Ekobioteh, 2019, t. 2, № 4, s. 1-6. DOI: 10.3 1163/2618-964X-2019-2-4-000-000 @@Ivanova E.A. Features of "structured processes" in interphase nucleus wheat bred under cold stress. Ecobiotech, 2019, vol. 2, no. 4, 1-6. (In Russ.) Иванова Э.А. Биофизическая экология в ракурсе концепции супрамолекулярной биохимии. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2020, т. 5, № 1, с. 194-200. @@Ivanova E.A. Biophysical ecology from the perspective of the concept of supramolecular biochemistry.Russian journal of biological physics and chemistry, 2020, vol. 5, no. 1, pp. 194-200. (In Russ.) Ivanova E.A. Biofizicheskaya ekologiya v rakurse koncepcii supramolekulyarnoy biohimii. Aktual'nye voprosy biologicheskoy fiziki i himii, 2020, t. 5, № 1, s. 194-200. @@Ivanova E.A. Biophysical ecology from the perspective of the concept of supramolecular biochemistry.Russian journal of biological physics and chemistry, 2020, vol. 5, no. 1, pp. 194-200. (In Russ.) Иванова Э.А. Биофизическая экология в ракурсе концепции супрамолекулярной биохимии. Материалы ХV международной научной конференции «Актуальные вопросы биологической физики и химии». Севастополь, 2020, c. 179-180. @@Ivanova E.A. Biophysical ecology from the perspective of the concept of supramolecular biochemistry. Proceedings of the XV international scientific conference "Modern trends of biological physics and chemistry." Sevastopol, 2020, pp. 179-180. (In Russ.) Ivanova E.A. Biofizicheskaya ekologiya v rakurse koncepcii supramolekulyarnoy biohimii. Materialy HV mezhdunarodnoy nauchnoy konferencii «Aktual'nye voprosy biologicheskoy fiziki i himii». Sevastopol', 2020, c. 179-180. @@Ivanova E.A. Biophysical ecology from the perspective of the concept of supramolecular biochemistry. Proceedings of the XV international scientific conference "Modern trends of biological physics and chemistry." Sevastopol, 2020, pp. 179-180. (In Russ.) Ivanova E.A. Аrg-Х proteo-processing as model system for organization of karyogenomics Interphase chromatin of mature germs of wheats, formed in the conditions of cold stress. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2017, vol. 13, no. 4, pp. 65-73. Ivanova E.A. Arg-H proteo-processing as model system for organization of karyogenomics Interphase chromatin of mature germs of wheats, formed in the conditions of cold stress. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2017, vol. 13, no. 4, pp. 65-73. Ivanova E.A. On the question of epigenetic mechanisms of kariogenomic winter wheat in the concept of supramolecular biochemistry. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2019, vol. 15, no. 3, pp. 14-20. Ivanova E.A. On the question of epigenetic mechanisms of kariogenomic winter wheat in the concept of supramolecular biochemistry. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2019, vol. 15, no. 3, pp. 14-20. Ivanova E.A. Analysis of the proteomics of chromatin suprastructures as areas of replication (origins) and perception of signal and stress systems in the development of spring wheat. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2020, vol. 16, no. 4, pp. 22-34. Ivanova E.A. Analysis of the proteomics of chromatin suprastructures as areas of replication (origins) and perception of signal and stress systems in the development of spring wheat. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2020, vol. 16, no. 4, pp. 22-34. Ivanova E.A. Stress resistance on the example of supramolecular-genetic level of plant development. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2021. submitted to the press. Ivanova E.A. Stress resistance on the example of supramolecular-genetic level of plant development. Journal of Stress Physiology & Biochemistry, 2021. submitted to the press. Шайтан К.В. Фундаментальные закономерности формирования пространственных структур конформационно подвижных молекул. Сборник научных трудов VI съезда биофизиков России. Сочи: Кубанский государственный университет, 2019, том 1, c. 36. @@Shaitan K.V. The fundamental laws of the formation of spatial structures of conformationally mobile molecules. Collection of scientific papers of the VI Congress of Biophysicists of Russia. Sochi: Kuban State University, 2019, vol. 1, p. 36. (In Russ.) Shaytan K.V. Fundamental'nye zakonomernosti formirovaniya prostranstvennyh struktur konformacionno podvizhnyh molekul. Sbornik nauchnyh trudov VI s'ezda biofizikov Rossii. Sochi: Kubanskiy gosudarstvennyy universitet, 2019, tom 1, c. 36. @@Shaitan K.V. The fundamental laws of the formation of spatial structures of conformationally mobile molecules. Collection of scientific papers of the VI Congress of Biophysicists of Russia. Sochi: Kuban State University, 2019, vol. 1, p. 36. (In Russ.) Том Р. Структурная устойчивость и морфогенез. М.: Логос, 2002, 280 с. @@Tom R. Structural Stability and Morphogenesis. M.: Logos, 2002, 280 p. (In Russ.) Tom R. Strukturnaya ustoychivost' i morfogenez. M.: Logos, 2002, 280 s. @@Tom R. Structural Stability and Morphogenesis. M.: Logos, 2002, 280 p. (In Russ.) Белоусов Л.В. Биологический морфогенез. М.: МГУ, 1987, 234 с. @@Belousov L.V. Biological morphogenesis. M: Moscow State University, 1987, 234 p. (In Russ.) Belousov L.V. Biologicheskiy morfogenez. M.: MGU, 1987, 234 s. @@Belousov L.V. Biological morphogenesis. M: Moscow State University, 1987, 234 p. (In Russ.) Белоусов Л.В. Морфомеханический аспект эпигенеза. Генетика, 2006, т. 42, № 9, c. 1165-1169. @@Belousov L.V. Morphomechanical aspect of epigenesis. Genetics, 2006, vol. 42, no. 9, pp. 1165-1169. (In Russ.) Belousov L.V. Morfomehanicheskiy aspekt epigeneza. Genetika, 2006, t. 42, № 9, c. 1165-1169. @@Belousov L.V. Morphomechanical aspect of epigenesis. Genetics, 2006, vol. 42, no. 9, pp. 1165-1169. (In Russ.) Барлоу П.У. Деление клеток в меристемах и значение этого процесса для органогенеза и формообразования растений. Онтогенез, 1994, т. 25, № 5, с. 5-38. @@Barlou P.U. Cell division in meristems and the importance of this process for plant organogenesis and morphogenesis. Ontogenesis, 1994, vol. 25, no. 5, pp. 5-38. (In Russ.) Barlou P.U. Delenie kletok v meristemah i znachenie etogo processa dlya organogeneza i formoobrazovaniya rasteniy. Ontogenez, 1994, t. 25, № 5, s. 5-38. @@Barlou P.U. Cell division in meristems and the importance of this process for plant organogenesis and morphogenesis. Ontogenesis, 1994, vol. 25, no. 5, pp. 5-38. (In Russ.) Mistelli T., Spector D.L. The Nucleus. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2011. Mistelli T., Spector D.L. The Nucleus. New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2011. Галимзянов А.В., Ступак Е.Э., Чураев Р.Н. Эпигенные сети, теория, модели, эксперимент. Успехи современной биологии, 2019, т. 139, № 2, c. 107-113. @@Galimzyanov A.V., Stupak E.E., Churaev R.N. Epigenetic networks, theory, models, experiment. Advances in modern biology, 2019, vol. 139, no. 2, pp. 107-113. (In Russ.) Galimzyanov A.V., Stupak E.E., Churaev R.N. Epigennye seti, teoriya, modeli, eksperiment. Uspehi sovremennoy biologii, 2019, t. 139, № 2, c. 107-113. @@Galimzyanov A.V., Stupak E.E., Churaev R.N. Epigenetic networks, theory, models, experiment. Advances in modern biology, 2019, vol. 139, no. 2, pp. 107-113. (In Russ.) Лобов В.П., Даскалюк А.П. Сравнительное исследование ДНК озимых и яровых форм пшеницы. Докл. АН СССР, 1984, том 275, № 1, с. 218-221. @@Lobov V.P., Daskalyuk A.P.Comparative study of the DNA of winter and spring forms of wheat. Dokl. Academy of Sciences of the USSR, 1984, vol. 275, no. 1, pp. 218-221. (In Russ.) Lobov V.P., Daskalyuk A.P. Sravnitel'noe issledovanie DNK ozimyh i yarovyh form pshenicy. Dokl. AN SSSR, 1984, tom 275, № 1, s. 218-221. @@Lobov V.P., Daskalyuk A.P.Comparative study of the DNA of winter and spring forms of wheat. Dokl. Academy of Sciences of the USSR, 1984, vol. 275, no. 1, pp. 218-221. (In Russ.) Чураев Р.Н. Эпигенетика: генные и эпигенные сети в онто- и филогенезе. Генетика, 2006, т. 42, № 9, с. 1276-1296. @@Churaev R.N. Epigenetics: gene and epigenetic networks in ontogeny and phylgenesis. Genetics, 2006, vol. 42, no. 9, pp. 1276-1296. (In Russ.) Churaev R.N. Epigenetika: gennye i epigennye seti v onto- i filogeneze. Genetika, 2006, t. 42, № 9, s. 1276-1296. @@Churaev R.N. Epigenetics: gene and epigenetic networks in ontogeny and phylgenesis. Genetics, 2006, vol. 42, no. 9, pp. 1276-1296. (In Russ.) Smith E.L., De Lange R.J., Bonner J. Chemistry and biology of the histones. Physiol. Revs., 1970, vol. 50, no. 2, pp. 159-170. Smith E.L., De Lange R.J., Bonner J. Chemistry and biology of the histones. Physiol. Revs., 1970, vol. 50, no. 2, pp. 159-170. Гельфанд М.С. Эволюция регуляторных систем. Материалы докладов V съезда биофизиков России. Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2015, т. 1, с. 19. @@Gelfand M.C. The evolution of regulatory systems. Materials of reports of the V Congress of Biophysicists of Russia. Rostov-on-Don: Publishing House of the Southern Federal University, 2015, vol. 1, p. 19. (In Russ.) Gel'fand M.S. Evolyuciya regulyatornyh sistem. Materialy dokladov V s'ezda biofizikov Rossii. Rostov-na-Donu: Izdatel'stvo Yuzhnogo federal'nogo universiteta, 2015, t. 1, s. 19. @@Gelfand M.C. The evolution of regulatory systems. Materials of reports of the V Congress of Biophysicists of Russia. Rostov-on-Don: Publishing House of the Southern Federal University, 2015, vol. 1, p. 19. (In Russ.) Финкельштейн А.В., Птицин О.Б. Физика белка. Москва: Книжный дом, 2005, 460 с. @@Finkelstein A.V., Ptitsin O.B. Physics of protein. Moscow: Book house, 2005, 460 p. (In Russ.) Finkel'shteyn A.V., Pticin O.B. Fizika belka. Moskva: Knizhnyy dom, 2005, 460 s. @@Finkelstein A.V., Ptitsin O.B. Physics of protein. Moscow: Book house, 2005, 460 p. (In Russ.) Иванова Э.А., Ахметов Р.Р. Модификация негистоновых белков в проростках растений. Физиология растений, 1987, т. 34, № 3, с. 507-512. @@Ivanova E.A, Akhmetov R.R. Modification of non-histon proteins in plant seedlings. Physiology plants, 1987, vol. 34, no. 3, pp. 507-512. (In Russ.) Ivanova E.A., Ahmetov R.R. Modifikaciya negistonovyh belkov v prorostkah rasteniy. Fiziologiya rasteniy, 1987, t. 34, № 3, s. 507-512. @@Ivanova E.A, Akhmetov R.R. Modification of non-histon proteins in plant seedlings. Physiology plants, 1987, vol. 34, no. 3, pp. 507-512. (In Russ.) Robin H. Epigenetics. An overview. Dev. Genet., 1994, vol. 15, no. 6, pp. 453-457. Robin H. Epigenetics. An overview. Dev. Genet., 1994, vol. 15, no. 6, pp. 453-457. Конарев В.Г. Морфогенез растений и молекулярно-биологический анализ. Санкт-Петербург: РАСХН, ВИР им. Н.И.Вавилова, 1998, 370 с. @@Konarev V.G. Morphogenesis and molecular-biological analysis of plants. Saint-Peterburg, VIR, 1998, 370 p. (In Russ.) Konarev V.G. Morfogenez rasteniy i molekulyarno-biologicheskiy analiz. Sankt-Peterburg: RASHN, VIR im. N.I.Vavilova, 1998, 370 s. @@Konarev V.G. Morphogenesis and molecular-biological analysis of plants. Saint-Peterburg, VIR, 1998, 370 p. (In Russ.)