Печать
Статьи
Просмотров: 97
Заведующий лабораторией: Бершицкий Сергей Юрьевич, д.б.н., г.н.c..
 image3
В штате лаборатории 11 сотрудников, в том числе 3 докторов и 4 кандидата наук.
 
  Фамилия Имя Отчество Должность, ученая степень и звание ORCID, ключевые слова Телефон рабочий E-mail
BershitskySY  Бершицкий Сергей Юрьевич

зав. лаб.,

д.б.н.

с.н.с. 

publonorchid

Мышечное сокращение, актин-миозиновое взаимодействие, механика мышечного волокна, скачок температуры, рентгеновская дифракция, структура-функция, тропомиозин, кальциевая регуляция сокращения, одиночные взаимодейсвия, оптическая ловушка, in vitro подвижная система (motility assay)

+7(343)
3741316 
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Балакин Александр Александрович С.н.с.,
к.б.н.

orchid

Миокард, неоднородность, взаимодействие, адаптация, потенциал действия, длинозависимая регуляция, медленный ответ силы сокращения, реальное время

+7(343)
374-7524 доб. 119
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Бершицкий Борис Юрьевич Инженер

 

+7(343)
374 1316
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Копылова Галина Васильевна ст.н.с.,
к.б.н.

orchid

Сокращение поперечно-полосатых мышц, актин-миозиновое взаимодействие, кальциевая регуляция, изоформы сердечного и скелетного миозина, тропомиозин, in vitro подвижная система

+7(343)
374 1316
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Кузнецов Даниил Андреевич н.с.

 

Миокард, неоднородность, сократимость, длинозависимая регуляция, медленный ответ силы сокращения, грузозависимое расслабление, изолированное сердце, петля давление-объём.

+7(343)
374 7524 доб. 132
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Лисин Руслан Владимирович м.н.с.,

 

Миокард, неоднородность, взаимодействие, адаптация, длинозависимая регуляция, медленный ответ силы сокращения, грузозависимое расслабление

+7(343)
374-7524 доб. 119
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Лукин Олег Николаевич ст.н.с.,
к.б.н.

orchid

Кальциевая регуляция, длинозависимая регуляция, медленный ответ силы сокращения, саркоплазмати-ческий ретикулум, тропонин, актин-миозиновое взаимодействие

+7(343)
374-7524 доб. 119
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Набиев Салават Рафаилович н.с.,

orchid

Актин, миозин, поперечно-полосатая мышца, оптическая ловушка, одиночные взаимодействия сократительных белков, искусственная подвижная система, механика скелетно-мышечного волокна

+7(343)
374 1316
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Никитина Лариса Валерьевна В.н.с.,
д.б.н.

orchid

Актин-миозиновое взаимодействие, миокард, изоформы миозина, искусственная подвижная система, кардиотоксичность

+7(343)
374 1316
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Проценко Юрий Леонидович Г.н.с.,
д.б.н.

orchid

Миокард, сократимость, длинозависимая регуляция, неоднородность, биомеханика, кардиомиоцит, кальций

+7(343)
374-7524 доб. 131
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
  Щепкин Даниил Владимирович с.н.с.,
к.б.н.

orchid

In vitro подвижная система, изоформы тропомодулина и тропомиозина, сердечный миозин-связывающий белок С актин-миозиновое взаимодействие

+7(343)
374 1316
 Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
 
Основные направления исследований

Молекулярные механизмы мышечного сокращения и его регуляции

Механизмы регуляции сократимости и биомеханика миокарда

 

Важнейшие результаты

На основе данных механических экспериментов на одиночных волокнах скелетной мышцы и скачка температуры (Bershitsky, Tsaturyan, J. Physiol., 2002) с одновременной регистрацией на синхротронных источниках рентгеновского излучения (SRS, Daresbury, Великобритания; ESRF, Grenoble, Франция) изменений (Рис. 1) их молекулярной структуры (Bershitsky et al., Nature, 1997; Tsaturyan et al., Biophys. J., 1999; Bershitsky et al., Front. Biosci., 2009):

image4image5

Рис. 1. (А) 3-кадровый протокол и (Б) разностные рентгеновские дифракционные паттерны  (Ferenczi et al., Structure, 2005).

image6

Рис. 2. Структурно-кинетическая модель силогенерирующего шага субфрагмента-1 миозина (Ferenczi et al., Structure, 2005).

В лаборатории поставлена методика in vitro подвижной системы (ИПС; Рис. 3) и реконструкции регулируемых тонких нитей, содержащих актин и регуляторные белки – тропонин и тропомиозин, которая позволяет визуализовать взаимодействие сократительных белков, регистрируя движение тонких нитей по миозину и влияние на это взаимодействие регуляторных белков, используя их различные комбинации.

image7image8 image9

Рис. 3. Блок-схема установки in vitro подвижной системы (слева), принцип устройства проточной ячейки (А) и фотография поля зрения с флуоресцентно-мечеными тонкими нитями (В).

С помощью этой методики:

При исследовании этой методикой влияния посттрансляционных модификаций миозина и тропомиозина на актин-миозиновое взаимодействие обнаружено, что:

Сотрудниками лаборатории на базе инвертированного флуоресцентного микроскопа построена двухлучевая управляемая оптическая ловушка (Рис. 4), которая позволяет измерять механические и кинетические характеристики взаимодействия одиночных молекул миозина с филаментарным актином или с реконструированной тонкой нитью (Рис. 5): размер шага молекулы миозина, время его совершения, развиваемую им силу.

image10image11

Рис. 4. Блок-схема и общий вид установки оптической ловушки.

image12

Рис. 5. Пример экспериментальной записи одиночных актин-миозиновых взаимодействий в оптической ловушке в режиме перемещения (A,B) и квазиизометрической фиксации длины (C, D, E).

С помощью этого инструмента:

Впервые проведена оценка количественных показателей пространственно-временной неоднородности кинетики стенки левого желудочка сердца и описаны динамические изменения индексов формы левого желудочка во время сердечного цикла в норме и при разных видах сердечно-сосудистой патологии, в частности при ишемической болезни сердца, дилатационной кардиомиопатии, при ортотопической трансплантации сердца, позволившие сформулировать представление о новой физиологической характеристике – функциональной геометрии сердца. Проведена оценка показателей функциональной геометрии сердца в онтогенезе.

image13

Рис. 6. К двум шарикам радиуса R, удерживаемым в двух оптических ловушках, прикрепляется фрагмент тонкой нити (толстая линия) и формируется гантель, как показано во вставке; непрерывные линии показывают положения шариков и конфигурацию нити под действием растягивающей силы F.

image14

Рис. 7. Диаграмма «удлинение-сила» гантели с реконструированной тонкой нитью A – Зависимость растягивающей силы F от безразмерного удлинения h/R, где h – изменение половины расстояния между шариками, R – радиус шарика. Показаны также микрофотографии первого и последнего шага растяжения в цикле, состоящем из 14 шагов растяжения по 50 нм каждый. Центры масс изображения шариков показаны вертикальными линиями. B – Одномерный профиль интенсивности изображений шариков, показанных на панели A.

Разработанным методом исследования стохастических процессов при модуляции сократимости миокарда на препаратах животных обнаружен положительный инотропный эффект дисперсии ритма (Izakov, Protsenko, Sov. Med. Rev. A. Cardiol., 1989).

image15

Рис. 8. Последовательность изометрических сокращений (Pn-1, Pn, Pn+1…Pi) папиллярной мышцы кролика при стимуляции в режиме задания случайной величины длительности межимпульсного интервала Тn-1, Tn, Tn+1…Ti .

В рамках нового направления (биомеханика неоднородного миокарда) разработан уникальный метод экспериментального исследования механической и электрической активности модели неоднородного миокарда - метод мышечных дуплетов. Показано, что пространственно-временная морфо-функциональная неоднородность кардиомиоцитов в стенке желудочка определяет новый класс процессов внутренней оптимизации сократительной функции сердечной мышцы (Protsenko et al., Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 2005; Markhasin et al., Prog. Biophys. Mol. Biol., 2012; Balakin et al., Prog. Biophys. Mol. Biol., 2018).

Схематическое представление аппаратуры, используемой для исследования параллельных и последовательных гибридных дуплетов

image16image17

Рис. 9. Слева: Схематическое представление аппаратуры, используемой для исследования параллельных и последовательных гибридных дуплетов. Справа: Экспериментальные записи развития силы и последовательного (А и В) и (С и D) гибридного дуплекса.

На изолированных трабекулах и папиллярных мышцах желудочка сердца теплокровных животных исследуется феномен среднесрочной регуляции сократительной активности миокарда – медленный ответ силы сокращения на резкое изменение длины мышцы. Мы показали, что этот весьма выраженный в здоровом миокарде феномен практически полностью подавлен в миокарде крыс с монокроталиновой моделью легочно-сердечной недостаточности (Lookin & Protsenko, Eur. Heart J., 2018; Lookin & Protsenko, J. Physiol. Sci., 2019).

image18

Рис. 10. Эффект медленного прироста силы сокращения сердечной мышцы в ответ на внезапное ее растяжение (а) и выраженность этого эффекта в здоровом и патологически-измененном миокарде крысы (б).

С помощью одновременного измерения механической активности и кальциевой кинетики в изолированных кардиомиоцитах и многоклеточных препаратов миокарда установлены новые взаимоотношения между степенью нагружения миоцита и его сократительным ответом, а также роли кальциевой активации миофиламентов в механизмах Франка-Старлинга и среднесрочной регуляции сократимости (Lookin, Clin. Exp. Pharmacol. Physiol., 2020; Lookin et al., Prog. Biophys. Mol. Biol., 2021).

image19

Рис. 11. Схема экспериментальной установки для одновременного измерения механических характеристик (силы сокращения и длины) и кальциевой кинетики (кальциевого перехода) в изолированной сердечной мышце. С помощью этой установки изучено влияние предрастяжения мышцы (преднагрузки) на характеристики спада кальциевого перехода и описан и изучен феномен «bump» - кратковременное замедление фазы спада кальциевого перехода (справа).

В лаборатории реализована методика карбоновых волокон (в конфигурации двух волокон) для механической фиксации изолированного кардиомиоцита при исследовании кальциевой регуляции его сократительной активности (Lookin & Protsenko, Front. Physiol., 2019). Феноменология электро-кальций-механического сопряжения и механо-электрических обратных связей в нормальном/патологическом миокарде исследуется с применением методов прецизионного измерения силы сокращения и задания деформации кардиомиоцита или сердечной мышцы, в сочетании с оптическими методами измерения кальциевой активности с использованием эпифлюоресцентной и лазерной сканирующей конфокальной микроскопии.

image20

Рис. 12. Методики механической фиксации и растяжения изолированного кардиомиоцита с помощью карбоновых волокон и флюоресцентного окрашивания миоцита для измерения мембранного потенциала (потенциала действия) и кальциевых переходов.

Разработана и верифицирована уникальная математическая модель вязко-упругих свойств и геометрических размеров морфо-функционального элемента ткани миокарда – фасцикулы (пластины), которая защищена двумя кандидатскими диссертациями (Smoluk A et al 2017).

image21 image22

Рис. 13.  Графическое представление 3D модели и результаты верификации петель вязко-упругого гистерезиса папиллярной мышцы правого желудочка крысы

Проведена серия работ по исследованию кардиотоксического действия солей и наночастиц тяжелых металлов (свинца и кадмия). Установлены определенные различия в степени и направлении модификации сократительной активности препаратов папиллярных мышц и трабекул при хроническом воздействии этими металлами (Protsenko et al., Food Chem. Toxicol., 2018, 2019, 2020; Protsenko et al., Tox. Rep., 2020; Klinova et al. Int. J. Mol. Sci., 2021).

Разработаны программные средства для управления в реальном масштабе времени режимами сокращения изолированных сердечных мышц в физиологическом эксперименте. Это позволяет нам имитировать изометрический, изотонический, физиологический режимы сокращения сердечной мышцы (Protsenko et al., Food Chem. Toxicol., 2020).

image23

Рис. 14. Диаграмма, поясняющая физиологический режим сокращения сердечной мышцы и пример построения петли «длина-сила», которая является аналогом петли «давление-объем» для целого сердца.

Также разработан программный комплекс для сохранения различных типов экспериментальных данных с последующей их обработкой, анализом и документированием (EqapAll6/EqapPackage6, разработка Лукина О.Н.).

 
Проекты, гранты

 

 
Публикации: (Полный список публикаций смотрите здесь)