В развитии биофизики особое место занимают концепции, или системы взглядов на явления, происходящие в живой клетке. Именно систематический взгляд на такие явления приводит нас к пониманию феномена жизни. За последние полвека сотрудниками кафедры биофизики физического факультета МГУ и соавторами был разработан целый ряд концепций, которые позволяют по-новому взглянуть на процессы, происходящие в клетке. Концепция «Белок-машина» (Шноль, Чернавский, Хургин) получила свое подтверждение в работах многих авторов, в том числе Льва Блюменфельда и Александра Тихонова. Концепция иерархии сил и взаимодействий (Есипова) легла в основу оригинального курса лекций по физике биополимеров, который уже более сорока лет читается на кафедре. Эта концепция получила дальнейшее развитие в работах Натальи Есиповой, Владимира Туманяна, Владимира Намиота и соавторов. Концепция матричного узнавания, развитая в работах Георгия Гурского и Александра Заседателева, получила подтверждение в цикле работ по взаимодействию лигандов с ДНК и привела к ряду важных результатов - от построения молекулярных и термодинамических моделей связывания лигандов с ДНК до открытия аллостерического эффекта ДНК. В последние годы развитие получила концепция хиральности, которую выдвинул Всеволод Твердислов, эта концепция позволяет по-новому взглянуть на систему макромолекулярных взаимодействий в клетке. Своё развитие и ряд интереснейших приложений получила концепция космофизических факторов, разработанная ранее Симоном Шнолем. Кафедра сформировала специалистов из других стран, таких как Германия, Польша, Словакия, Ирак, Куба. Большинство из них и поныне продолжают свои исследования в области молекулярной биофизики. При содействии Симона Шноля на кафедре была развита модель химических колебаний, известной в мировой научной литературе как реакция Белоусова-Жаботинского, один из классических примеров биофизики нелинейных систем.
молекулярные машины, иерархии структур, кооперативное связывание лигандов, аллостерические эффекты, ДНК-белковые взаимодействия, космофизические факторы
1. Чернавский Д.С., Хургин Ю.И., Шноль С.Э. Молекула белка-фермента как механическая система Молекулярная биология, 1967, т. 1, с. 419-425. @@[Chernavskii D.S., Khurgin Y.I., Shnoll S.E. The molecule of enzyme as a mechanical system. Mol. Biol. (Moscow), 1967, no. 1, pp. 419-425. (In Russ.)]
2. Блюменфельд Л.А. Решаемые и нерешаемые проблемы биологической физики. URSS, 2010, 160 с. @@[Blumenfeld L.A. Solvable and unsolvable problems of biological physics. USSR, 2010, 160 p. (In Russ)].
3. Нечипоренко Ю., Режабек Б. Нанороботы живой клетки. Биомолекула, 2017. URL: https://biomolecula.ru/articles/nanoroboty-i-zhizn. @@[Nechiporenko Yu., Rezhabek B. Living Cell Nanorobots. Biomolecula, 2007, URL: https://biomolecula.ru/articles/nanoroboty-i-zhizn. (In Russ.)]
4. Романовский Ю.М., Тихонов А.Н. Молекулярные преобразователи энергии живой клетки. Протонная АТФ-синтаза - вращающийся молекулярный мотор. Успехи физических наук, 2010, т. 180, с. 931-956. @@[Romanovsky Y.M., Tikhonov A.N. Molecular energy transducers of the living cell. Proton ATP synthase: a rotating molecular motor. Physics-Uspekhi, 2010, vol. 53, pp. 893-914.]
5. Blumenfeld L.A., Tikhonov A.N. Biophysical Thermodynamics of Intracellular Processes. Molecular Machines of the Living Cell. Springer-Verlag, New York, 1994.
6. Намиот В.А., Батяновский А.В., Филатов И.В., Туманян В.Г. Дальнодействующие взаимодействия и принципы молекулярного распознавания на разных уровнях строения биосистем. Биофизика, 2016, т. 61, с. 54-59. @@[Namiot V.A., Batyanovskii A.V., Filatov I.V., Tumanyan V.G., Esipova N.G. Long-Distance Interactions and Principles of Molecular Recognition at Various Biosystem Organization Levels. Biophysics, 2016, vol. 61, pp. 47-51.]
7. Батяновский А.В., Намиот В.А., Филатов И.В., Молдавер М.В., Анашкина А.А., Туманян В.Г., Есипова Н.Г., Волотовский И.Д. Конформационно-стабильные сегменты в спиральных структурах полипептидных цепей белков и их роль при формировании структур высших уровней. Биофизика, 2013, т. 58, с. 1969-1973. @@[Batianovsky A.V., Namiot V.A., Filatov I.V., Moldaver M.V., Anashkina A.A., Tumanyan V.G., Esipova N.G., Volotovsky I.D. Conformational-stable segments in the helical structures of polypeptide chains of proteins and their role in the formation of higher-level structures. Biofizika, 2013, vol. 58, pp. 1969-1973. (In Russ.)]
8. Твеpдиcлов В.А. Хиpальноcть как пеpвичный пеpеключатель иеpаpxичеcкиx уpовней в молекуляpно-биологичеcкиx cиcтемаx. Биофизика, 2013, т. 58, с. 159-164. @@[Tverdislov V.A. Chirality as a primary switch of hierarchical levels in molecular biological systems. Biophysics, 2013, vol. 58, pp. 128-132.]
9. Твердислов В.А., Малышко Е.В. О закономерностях спонтанного формирования структурных иерархий в хиральных системах неживой и живой природы. Успехи физических наук, 2019, т. 189, с. 375-385. @@[Tverdislov V.A., Malyshko E.V. On regularities in the spontaneous formation of structural hierarchies in chiral systems of nonliving and living matter. Physics-Uspekhi, 2019, vol. 62, pp. 354-364.]
10. Гурский Г.В., Туманян В.Г., Заседателев А.С., Жузе А.Л., Гроховский С.Л., Готтих Б.П. Код, управляющий специфическим связыванием регуляторных белков с ДНК, и структура стереоспецифических участков регуляторных белков. Молекулярная биология, 1975, т. 9, с. 635-651. @@[Gurskiĭ G.V., Tumanian V.G., Zasedatelev A.S., Zhuze A.L., Grokhovskiĭ S.L., Gottikh B.P. A code governing specific binding of regulatory proteins to DNA and structure of stereospecific sites of regulatory proteins. Molekuliarnaia biologia, 1975, vol. 9, pp. 635-651. (In Russ.)]
11. Krylov A.S., Zasedatelev A.S., Grokhovsky S.L., Zhuze A.L., Gursky G.V. and Gottich B.P. Quantitive estimation of the contribution of pyrrolcarboxamide groups of the antibiotic distamycin A into specificity of its binding to DNA AT pairs. Nucl. Acids Res., 1979, vol. 6, pp. 289-304.
12. Gursky G.V., Zasedatelev A.S., Zhuze A.L., Khorlin A.A., Grokhovsky S.L., Streltsov S.A., Surovaya A.N., Nikitin S.M., Krylov A.S., Retchinsky V.O., Mikhailov M.V., Beabealashvili R.S., Gottich B.P. Synthetic sequence-specific ligands. Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol., 1983, vol. 47, pp. 367-378.
13. Нечипуренко Ю.Д., Гурский Г.В. Термодинамические модели связывания лигандов с ДНК. Биофизика, 2003, т. 48, с. 773-796. @@[Nechipurenko Yu.D., Gursky G.V. Thermodynamic models of ligand binding to nucleic acids. Biophysics, 2003, vol. 48, pp. 717-740.]
14. Нечипуренко Ю.Д. Анализ связывания биологически активных соединений с нуклеиновыми кислотами. Москва-Ижевск, ИКИ, 2015, 188 с. @@[Nechipurenko Yu.D. Analysis of the binding of biologically active compounds with nucleic acids. Moscow-Izhevsk, IKI, 2015. 188 p. (In Russ.)]
15. Hogan M., Dattagupta N., Crothers D.M. Transmission of allosteric effects in DNA. Nature. 1979, vol. 278, p. 521.
16. Нечипуренко Ю.Д. Применение статистической термодинамики для анализа связывания лигандов с ДНК и олигонуклеотидов на микрочипах. В сборнике: Физико-химические механизмы и регуляция процессов трансформации энергии в биологических структурах. М.-Ижевск: ИКИ, 2017, 522 с. @@[Nechipurenko Yu.D. The use of statistical thermodynamics to analyze the binding of ligands to DNA and oligonucleotides on microchips. In the collection: Physical and chemical mechanisms and regulation of energy transformation processes in biological structures. Moscow-Izhevsk: IKI, 2017, 522 p. (In Russ.)]
17. Stirmanov Y.V., Matveeva O.V., Nechipurenko Y.D. Two-dimensional Ising Model for Microarray Hybridization: Cooperative Interactions between Bound Target Molecules. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 2018, vol. 37, pp. 3103-3108.
18. Shnoll S.E. Cosmophysical Factors in Stochastic Processes. ARPR, New Mexico, USA, 2012, 433 p.
19. Evtugyn G., Porfireva A., Stepanova V., Sitdikov R., Stoikov I., Nikolelis D., Hianik T. Electrochemical aptasensor based on polycarboxylic macrocycle modified with Neutral red for aflatoxin B1 detection. Electroanalysis, 2014, vol. 26, pp. 2100-2109.
20. Lüersen K, Eschbach ML, Haider N, Karlberg T, Walter RD, Al-Karadaghi S. Cloning, expression, characterisation and three-dimensional structure determination of Caenorhabditis elegans spermidine synthase. FEBS letters, 2005, vol. 579, pp. 6037-43.
21. Dufe V.T., Qiu W., Müller I.B., Hui R., Walter R.D., Al-Karadaghi S. Crystal structure of Plasmodium falciparum spermidine synthase in complex with the substrate decarboxylated S-adenosylmethionine and the potent inhibitors 4MCHA and AdoDATO. Journal of Molecular Biology, 2007, vol. 373, pp. 167-77.
22. Bittner M-I., Wiedenmann N., Bucher S., Hentschel M., Mix M., Rücker G., Weber W.A., Meyer P.T., Werner M., Grosu A-L., Kayser G. Analysis of relation between hypoxia PET imaging and tissue-based biomarkers during head and neck radiochemotherapy, Acta Oncologica, 2016, DOI:https://doi.org/10.1080/0284186X.2016.1219046.
23. Prenosil G.A., Weitzel T., Hentschel M., Klaeser B., Krause T. Transconvolution and the virtual positron emission tomography - A new method for cross calibration in quantitative PET/CT imaging. Med. Phys., 2013, vol. 40, p. 062503.
24. Cosic I., Caceres J.L.H., Cosic D. Possibility to interfere with malaria parasite activity using specific electromagnetic frequencies. EPJ Nonlinear Biomedical Physics, 2016, vol. 3, p. 11.
