Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Физической основой функционирования живых систем являются молекулярные машины. Выполнение «полезной работы» составляет существо их биологических функций. Молекулярные машины являются хиральными иерархически организованными устройствами (конструкциями). Они циклически осуществляют преобразование формы энергии за счет смены или переключений симметрий в её хиральных структурных элементах, которые как раз и реализуют в них выделенные «квазимеханические» степени свободы. Феномен хиральности позволяет формировать дискретные хирально знакопеременные иерархии структур в макромолекулярных машинах в процессе фолдинга: начиная с уровня асимметричного углерода в дезоксирибозе и аминокислотах. Ранее нами была выявлена и проанализирована тенденция чередования знака хиральности внутримолекулярных структурных уровней D-L-D-L для ДНК и L-D-L-D для белков. Проявлениями хиральности выступают также спиральность и суперспиральность внутримолекулярных и надмолекулярных структур. Также, в рамках развиваемых представлений, хиральное расщепление свойств элементов структур обеспечивает однонаправленное движение машин по энергетическому циклу за счет нелинейных вентильных свойств спиральных структур. Спиральные структуры могут служить несимметричными, нелинейными, механическими, в том числе переключающими, элементами конструкций молекулярных машин (подобно устройству «храповик-собачка») по вращательным степеням свободы.
молекулярные машины, белки, термодинамика, симметрии, хиральность, самоорганизация, нелинейность, фолдинг, спирали, суперспирали, вентильность
1. Пригожин И., Кондепуди Д. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур. М.: УРСС, 2002, 461 с.
2. Блюменфельд Л.А. Проблемы биологической физики. Изд. 2-е. М.: Гл. ред. физ.-мат. лит.изд-ва «Наука», 1977, 336 с.
3. Шноль С.Э., Чернавский, Д.С., Хургин Ю.И. Молекула белка-фермента как механическая система. В сб. Колебательные процессы в биол. и хим. системах. М.: Наука, 1967, с. 42-50.
4. Чернавский Д.С., Чернавская Н.М. Белок - машина. Биологические макромолекулярные конструкции. М.: Янус-К, 1999, 256 с.
5. Drexler K. Eric Engines of Creation: The Coming Era of Nanotechnology. Anchor Books, New York, 1986.
6. Kolomeisky A.B. Motor Proteins and Molecular. Motors CRC Press Taylor & Francis Group 2015 by Taylor & Francis Group, LLC CRC Press is an imprint of Taylor & Francis Group, an Informa business, 195 p.
7. Блюменфельд Л.А. Молекулярные машины живой клетки. Природа, 1981, № 6, с. 66-73.
8. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Либроком, 2017, т. 4, 264 с.
9. Аветисов В.А. Молекулярные машины, и как их делать.
10. Твердислов В.А., Тихонов А.Н., Яковенко Л.В. Физические механизмы функционирования биологических мембран. Изд. МГУ, М.: 1987, 189 с.
11. 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, № 4, с. 375-385.
12. Tverdislov V.A., Malyshko E.V. Chiral dualism as an instrument of hierarchical structure formation in molecular biology. Symmetry, 2020, vol. 12, no. 4, p. 587.
13. Малышко Е.В., Муртазина А.Р., Твердислов В.А. Хиральность как физическая основа иерархической периодизации структур биомакромолекул. Биофизика, 2020, т. 65, № 2, с. 213-218.
14. Финкельштейн А.В., Птицын О.Б. Физика белка: Курс лекций с цветными и стереоскопическими иллюстрациями и задачами. М.: КДУ, 2012, 524 с.
15. Твердислов В.А., Малышко Е.В., Ильченко С.А. От автоволновых механизмов самоорганизации к молекулярным машинам. Известия Российской академии наук. Серия физическая, 2015, т. 79, № 3, с. 1728-1732.
16. Сидорова А.Э., Левашова Н.Т., Малышко Е.В., Твердислов В.А. Автоволновая самоорганизация в фолдинге белков. ВМУ, 2019, № 3, с. 3-14.
17. Шайтан К.В. Эффекты скрытой симметрии в динамике линейных полимеров и биополимеров. Биофизика, 2022, т. 67, № 3, с. 492-515.
18. Левин А. Великой теореме Эмми Нётер - 100 лет. Элементы. https://elementy.ru/novosti_nauki/433257/Velikoy_teoreme_Emmi_Nyoter_100_let
19. Шрёдингер Э. Что такое жизнь? Физический аспект живой клетки, 3-е изд., Ижевск: РХД, 2002, 176 с.
20. Корниш-Боуден Э. Основы ферментативной кинетики. М.: Мир, 1979, 280 с.
21. Уэй Т. Физические основы молекулярной биологии. Учебное пособие, Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2010, 363 с.
