<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2499-9962</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">54322</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Общая биофизика</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>General biophysics</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Общая биофизика</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">MOLECULAR MACHINES AS HIERARCHICAL CHIRAL STRUCTURES</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАШИНЫ КАК ИЕРАРХИЧЕСКИЕ ХИРАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Малышко</surname>
       <given-names>Е В</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Malyshko</surname>
       <given-names>E V</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>katyamalyshko@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Твердислов</surname>
       <given-names>В А</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Tverdislov</surname>
       <given-names>V A</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>tverdislov@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Lomonosov Moscow State University</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Lomonosov Moscow State University</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2018-09-25T20:22:29+03:00">
    <day>25</day>
    <month>09</month>
    <year>2018</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2018-09-25T20:22:29+03:00">
    <day>25</day>
    <month>09</month>
    <year>2018</year>
   </pub-date>
   <volume>3</volume>
   <issue>3</issue>
   <fpage>526</fpage>
   <lpage>530</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2018-09-20T20:22:29+03:00">
     <day>20</day>
     <month>09</month>
     <year>2018</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2018-09-20T20:22:29+03:00">
     <day>20</day>
     <month>09</month>
     <year>2018</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54322/view">https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54322/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Молекулярные машины являются важнейшим физическим атрибутом живых систем и представляют собой иерархически организованные конструкции. Обосновывается концепция, согласно которой хиральный дуализм углеродных соединений является физической симметрийной основой структурообразования в молекулярной биологии, а гомохиральность аминокислот, рибозы и дезоксирибозы является ресурсом свободной энергии и инструментом стратификации внутримолекулярных и надмолекулярных структурных уровней. Обсуждаются причины и особенности чередования знака хиральности внутримолекулярных структурных уровней L-D-L-D для белков и D-L-D-L для ДНК. Фолдинг в макромолекулах рассмотрен как автоволновой процесс самоорганизации в активных средах с изменяющейся размерностью. Отмечено, что при межмолекулярных взаимодействиях в каждой из названных биомакромолекул доминирует знак хиральности внутримолекулярной структуры высшего уровня, непосредственно участвующей во взаимодействиях. Введение общего симметрийного фактора - хиральности - в рассмотрение пространственной организации макромолекул позволяет единым образом как периодическую систему хиральных структур рассмотреть физическую природу иерархий, а также пространство превращений и взаимодействий веществ в метаболизме и биосинтезе. Обосновывается точка зрения, согласно которой знакопеременная хиральная иерархичность сопряженных уровней макромолекулярных структур в белках и нуклеиновых кислотах имеет общебиологическую значимость: обуславливает их дискретность, служит инструментом фолдинга, структурной основой «выделенных механических» степеней свободы в конструкциях макромолекулярных машин, а также одним из механизмов блочного/сальтаторного развития эволюционного процесса.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Molecular machines are the most important physical attribute of living systems, they are hierarchically organized structures. We substantiate the concept according to which the chiral duality of carbon compounds is the physical symmetry basis of structure formation in molecular biology, and the homochirality of amino acids, ribose and deoxyribose is a resource of free energy and a tool for stratification of intramolecular and supramolecular structural levels. The causes and peculiarities of the chirality sign alternation for the intramolecular structural levels of L-D-L-D for proteins and D-L-D-L for DNA are discussed. Folding in macromolecules is considered as an autowave process of self-organization in active media with varying dimension. It is noted that in the intermolecular interactions in these biomacromolecules there is a domination of the sign of chirality of the intramolecular structure of the higher level that directly participates in interactions. The introduction of a common symmetry factor - chirality - into consideration of the spatial organization of macromolecules allows to consider the physical nature of hierarchies as well as the space of transformations and interactions of substances in metabolism and biosynthesis as a periodic system of chiral structures. We propose and substantiate that the alternating chiral hierarchy of the conjugate levels of macromolecular structures in proteins and nucleic acids has a general biological significance: it causes their discreteness, serves as a folding tool, the structural basis of the &quot;allocated mechanical&quot; degrees of freedom in the designs of macromolecular machines, and also one of the mechanisms of the block/saltatory progress of the evolutionary process.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>хиральность</kwd>
    <kwd>структурные уровни</kwd>
    <kwd>спирали</kwd>
    <kwd>суперспирали</kwd>
    <kwd>фолдинг</kwd>
    <kwd>автоволновая самоорганизация</kwd>
    <kwd>молекулярные машины</kwd>
   </kwd-group>
   <kwd-group xml:lang="en">
    <kwd>chirality</kwd>
    <kwd>structural levels</kwd>
    <kwd>helices</kwd>
    <kwd>superhelices</kwd>
    <kwd>folding</kwd>
    <kwd>autowave self-organization</kwd>
    <kwd>molecular machines</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list>
   <ref id="B1">
    <label>1.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Dill K.A., MacCallum J.L. The Protein-Folding Problem, 50 Years On. Science, 2012, vol. 338, p. 1042.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Dill K.A., MacCallum J.L. The Protein-Folding Problem, 50 Years On. Science, 2012, vol. 338, p. 1042.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B2">
    <label>2.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Финкельштейн А.В. 50+ лет самоорганизации белков. Успехи биологической̆ химии, 2018, т. 58, с. 7-40. [Finkelshtein A.V. 50+ years of protein self-organisation. Uspekhi biologicheskoj himii, 2018, vol. 58, pp. 7-40. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Finkel'shteyn A.V. 50+ let samoorganizacii belkov. Uspehi biologicheskoy̆ himii, 2018, t. 58, s. 7-40. [Finkelshtein A.V. 50+ years of protein self-organisation. Uspekhi biologicheskoj himii, 2018, vol. 58, pp. 7-40. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B3">
    <label>3.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Шайтан К.В., Ложников М.А., Кобельков Г.М. Релакcационный фолдинг и пpинцип минимума cкоpоcти диccипации энеpгии для конфоpмационныx движений в вязкой cpеде. Биофизика, 2016, т. 61, вып. 4, с. 629-637. [Shaitan K.V., Lozhnikov M.A., Kobelkov G.M. Relaxation Folding and the Principle of the Minimum Rate of Energy Dissipation for Conformational Motions in a Viscous Medium. Biofizika, 2016, vol. 61, iss. 4, pp. 629-637. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Shaytan K.V., Lozhnikov M.A., Kobel'kov G.M. Relakcacionnyy folding i ppincip minimuma ckopocti diccipacii enepgii dlya konfopmacionnyx dvizheniy v vyazkoy cpede. Biofizika, 2016, t. 61, vyp. 4, s. 629-637. [Shaitan K.V., Lozhnikov M.A., Kobelkov G.M. Relaxation Folding and the Principle of the Minimum Rate of Energy Dissipation for Conformational Motions in a Viscous Medium. Biofizika, 2016, vol. 61, iss. 4, pp. 629-637. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B4">
    <label>4.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Твеpдиcлов В.А. Хиpальноcть как пеpвичный пеpеключатель иеpаpxичеcкиx уpовней в молекуляpно-биологичеcкиx cиcтемаx. Биофизика, 2013, том 58, вып. 1, c. 159-164. [Tverdislov V.A. Chirality as a Primary Switch of Hierarchical Levels in Molecular Biological Systems. Biofizika, 2013, vol. 58, iss. 1, pp. 159-164. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tvepdiclov V.A. Hipal'noct' kak pepvichnyy pepeklyuchatel' iepapxicheckix upovney v molekulyapno-biologicheckix cictemax. Biofizika, 2013, tom 58, vyp. 1, c. 159-164. [Tverdislov V.A. Chirality as a Primary Switch of Hierarchical Levels in Molecular Biological Systems. Biofizika, 2013, vol. 58, iss. 1, pp. 159-164. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B5">
    <label>5.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Блюменфельд Л.А. Решаемые и нерешаемые проблемы биологической физики. М.: Эдиториал УРСС, 2002. [Bluemenfeld L.A. Solved and unsolved problems of biological physics. Moscow: Editorial URSS, 2002. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Blyumenfel'd L.A. Reshaemye i nereshaemye problemy biologicheskoy fiziki. M.: Editorial URSS, 2002. [Bluemenfeld L.A. Solved and unsolved problems of biological physics. Moscow: Editorial URSS, 2002. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B6">
    <label>6.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Чеpнавcкий Д.C. Проблема происхождения жизни и мышления с точки зрения современной физики. УФН, 2000, т. 170, с. 157-183. [Chernavskii D.S. The origin of life and thinking from the viewpoint of modern physics. Phys. Usp., 2000, vol. 170, pp.157-183. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Chepnavckiy D.C. Problema proishozhdeniya zhizni i myshleniya s tochki zreniya sovremennoy fiziki. UFN, 2000, t. 170, s. 157-183. [Chernavskii D.S. The origin of life and thinking from the viewpoint of modern physics. Phys. Usp., 2000, vol. 170, pp.157-183. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B7">
    <label>7.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Kaku М. Introduction to superstrings and M-Theory. Springer-Verlag New York, Inc., 1999.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Kaku M. Introduction to superstrings and M-Theory. Springer-Verlag New York, Inc., 1999.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B8">
    <label>8.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Твердислов В.А., Малышко Е.В., Ильченко С.А. От автоволновых механизмов самоорганизации к молекулярным машинам. Известия РАН. Серия физическая, 2015, т. 79, с. 1728-1732. [Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Ilchenko S.A. From Autowave Mechanisms of Self-Assembly to Molecular Machines. Izvestiya RAN. Seriya fizicheskaya, 2015, vol 79, pp. 1728-1732. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Il'chenko S.A. Ot avtovolnovyh mehanizmov samoorganizacii k molekulyarnym mashinam. Izvestiya RAN. Seriya fizicheskaya, 2015, t. 79, s. 1728-1732. [Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Ilchenko S.A. From Autowave Mechanisms of Self-Assembly to Molecular Machines. Izvestiya RAN. Seriya fizicheskaya, 2015, vol 79, pp. 1728-1732. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B9">
    <label>9.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Твеpдиcлов В.А., Малышко Е.В., Ильченко C.А., Жулябина О.А., Яковенко Л.В. Периодическая система хиральных структур в молекулярной биологии. Биофизика, 2017, т. 62, с. 421-434. [Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Il'chenko S.A., Zhulyabina O.A., Yakovenko L.V. A Periodic System of Chiral Structures in Molecular Biology. Biofizika, 2017, vol. 62, pp. 421-434. (In Russ.)]</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Tvepdiclov V.A., Malyshko E.V., Il'chenko C.A., Zhulyabina O.A., Yakovenko L.V. Periodicheskaya sistema hiral'nyh struktur v molekulyarnoy biologii. Biofizika, 2017, t. 62, s. 421-434. [Tverdislov V.A., Malyshko E.V., Il'chenko S.A., Zhulyabina O.A., Yakovenko L.V. A Periodic System of Chiral Structures in Molecular Biology. Biofizika, 2017, vol. 62, pp. 421-434. (In Russ.)]</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
   <ref id="B10">
    <label>10.</label>
    <citation-alternatives>
     <mixed-citation xml:lang="ru">Levinthal C. in Mossbauer Spectroscopy in Biological Systems: Proc. meeting held at Allerton House, Monticello, Illinois (Eds J T P DeBrunner, E Munck) (University of Illinois, 1969), p. 22.</mixed-citation>
     <mixed-citation xml:lang="en">Levinthal C. in Mossbauer Spectroscopy in Biological Systems: Proc. meeting held at Allerton House, Monticello, Illinois (Eds J T P DeBrunner, E Munck) (University of Illinois, 1969), p. 22.</mixed-citation>
    </citation-alternatives>
   </ref>
  </ref-list>
 </back>
</article>
