Отдел молекулярной биофизики

RU ENG
Меню:
Сайт института
Контакты
ФТИНТ НАН Украины
имени Б.И.Веркина
пр. Ленина, 47

тел. +(38057)-340-22-23
факс. +(38057) 345-05-93

Основные направления исследований

Mасс-спектрометрические исследования биологических молекул

Изучение механизмов и термодинамики межмолекулярных взаимодействий компонентов биополимеров в рамках проблем гидратации, молекулярного узнавания, молекулярных механизмов действия биологически активных веществ и биофизических процессов на нано-уровне.

Основные направления исследований:

Исследуются механизмы межмолекулярных взаимодействий биологически активных соединений с использованием экспериментального метода мягкоионизационной масс-спектрометрии и теоретических квантово-химических расчетов.

Основные результаты:

  • Разработаны фундаментальные основы и техника низкотемпературного вторично-эмиссионного масс-спектрометрического эксперимента для криобиофизических и экологических исследований.
  • Изучены особенности межмолекулярных взаимодействий биомолекул с биологически активными соединениями в конденсированном состоянии при температурах ниже 273 К. Установлены различия в связывании катионов щелочных, щелочноземельных металлов и воды с азотистыми основаниями в замороженных водных и криопротекторных растворах и показаны их корреляции с эффектами криопровреждения и криопротекции. Выяснены особенности взаимодействия аниона хлора с криопротекторами на основе многоатомных спиртов и с азотистыми основаниями.
  • В рамках проблемы белково-нуклеинового узнавание получены структурно-энергетические схемы взаимодействий в комплексах азотистых оснований ДНК с аналогами аминокислот, которые моделируют белково-нуклеиновое узнавание на мономерном уровне, и построен ряд стабильности; применялся комплексный подход с использованием экспериментального метода температурно-зависимой полевой масс-спектрометрии и теоретических ab initio квантово-механических расчетов.
  • Установлены молекулярные механизмы действия ряда химиотерапевтических (противоопухолевых, противомикробных) препаратов. Установлены корреляции между структурными особенностями, параметрами масс-спектров и биологической активностью препаратов на основе солей бисчетвертичных аммониевых соединений. В рамках развития фундаментальных основ масс-спектрометрии предложена модель процессов, протекающих при бомбардировке жидкостей ускоренными атомами, объясняющая физические механизмы распыления термически нестабильных молекул (ионов) в газовую фазу без разложения; объяснены механизмы формирования вторично-эмиссионных масс-спектров слоев поверхностно-активных веществ на границе раздела жидкость/газ; установлено влияние возможных реакций между органическими кислотными матрицами и основными анализируемыми веществами на структур масс-спектров в матрично-активированной лазерной десорбцией-ионизацией. Начаты масс-спектрометрические исследования взаимодействия биомолекул с наноматериалами, используемыми при разработке биосенсоров. Обнаружены различия в уровне восстановления редокс-активных красителей от типа их микроокружения и вида ионизирующих агентов (бомбардировка атомами, ионами, облучение лазером, действие поля высокой напраяженности), применяющихся в масс-спектрометрических экспериментах. На их основе предложена методика определения функциональной активности красителей при их иммобилизации в слоях ПАВ и полимеров.

Сотрудники, работающие по теме: в.н.с., д.ф.-м.н., Косевич М.В.; с.н.с., к.ф.-м.н. Шелковский В.А.; с.н.с., к.ф.-м.н. Пашинская В.А.; м.н.с. Боряк О.А.; вед. инж. Орлов В.В.; м.н.с. Чаговец В.В.; с.н.с., к.ф.-м.н. Степаньян С.Г.; аспирант Зобнина В.Г.

Первый ряд: Пашинская В.А., Косевич М.В.
Второй ряд: Зобнина В.Г., Чаговец В.В., Боряк О.А., Орлов В.В., Шелковский В.С.

Оборудование

  • Установки на базе отечественных масс-спектрометров:
  • Магнитный секторный масс-спектрометр МИ-1201Э для низкотемпературных (77-273 К) вторично-эмиссионных исследований охлажденных и замороженных растворов биологически активных соединений.
  • Магнитный секторный масс-спектрометр МИ-1201Б для изучения термодинамических параметров межмолекулярных взаимодействий биомолекул посредством температурно-зависимой ионизационно-полевой масс-спектрометрии, а также изучения термически лабильных биоорганический соединений методом десорбционно-полевой масс-спектрометрии.

Основные публикации последних лет:

Низкотемпературная вторично-эмиссионная масс-спектрометрия

  1. Чаговец В.В., Боряк О.А., Косевич М.В., Степаньян С.Г.
    Масс-спектрометрическое и квантово-химическое изучение взаимодействия азотистых оснований с анионом хлора и катионом натрия // Біофізичний Вісник. – 2007. - вип. 19 (2). – С. 43-50.
  2. Косевич М.В., Зобнина В.Г., Боряк О.А., Шелковский В.С., Гомори А., Векей К.
    Исследование раствора аминокислоты валина в криопротекторе этиленгликоле при низких температурах методом вторично-ионной масс-спектрометрии // Масс-спектрометрия. – 2006. – Т. 3, N 1. – С. 33-42.
  3. Чаговец В.В., Косевич М.В., Степанян С.Г., Боряк О.А., Шелковский В.С., Орлов В.В., Карачевцев В.А.
    Квантово-химические расчеты взаимодействия этиленгликоля с ионами натрия и хлора // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, Біофізичний Вісник. - 2004. - Т. 637, вып. 1-2(14). - С. 56-70.
  4. Kosevich M.V., ShelkovskyV.S., Boryak O.A., Orlov V.V.
    Observation of crystallization of amorphous solid water under the conditions of secondary emission mass spectrometric experiments // Fizika Nizkih Temperatur. -2003. - V. 29, N 9/10. - P. 1061-1064. http://fnte.ilt.kharkov.ua/list.php
  5. Kosevich M.V., ShelkovskyV.S., Boryak O.A., Gomory A., Vegh P.D., Vekey K.
    Low temperature SIMS mass spectra of diethyl ether // Journal of Mass Spectrometry. - 2003. -V. 38, N5. - P. 517-522.
  6. Kosevich M.V., Boryak O.A., Shelkovsky V.S., Orlov V.V., Chagovets V.V., Karachevtsev V.A., Blagoi Yu.P.
    Peculiarities of interactions of calcium and copper ions with pyrimidine bases in frozen water solutions (Russ) // Proc. Kharkov State Univ. V. 593, Biophysical Bulletin N 1(12). - 2003. - P. 29-39.
  7. Kosevich M.V., Boryak O.A., Shelkovsky V.S.
    Origin of clusters: IV. Low temperature fast-atom bombardment cluster patterns point to the possible existence of NaCl crystalline hydrates incorporating heavy water // European Journal of Mass Spectrometry. - 2002. – V. 8, N 2. - P. 157 - 161.
  8. Kosevich M.V., Boryak O.A., Shelkovsky V.S.
    Low temperature secondary-emission spectra of nitric acid trihydrate // Izvestiya Academii Nauk, Seriya Fizicheskaya - 2000. - V. 64, N 8. - C.1544-1549.
  9. Boryak O.A., Kosevich M.V., Shelkovsky V.S., Orlov V.V.
    Production of doubly charged clusters (H2O)n • Ba2+ and (H2O)n • Ca2+ under low temperature fast atom bombardment conditions // Int. J. Mass Spectrom. - 2000. – V. 194, N 1. - P. 49-52.
  10. Kosevich M.V., Shelkovsky V.S. Progress of mass spectrometric technique for biomedical an example of influence of social demands on the advancement of science (in Russian) // Proc. Kharkov State Univ. V.497, Biophysical Bulletin N 2. - 2000. - P. 84-99.

Моделирование белково-нуклеинового узнавания на мономерном уровне

  1. Shelkovsky V.S., Stepanian S.G., Galetich I.K., Kosevich M.V., Adamowicz L.
    Modeling of recognition sites of nucleic acid bases and amide side chains of amino acids. Combination of experimental and theoretical approaches // European Physical Journal D. - 2002. - V. 20, N 3. - P. 421-431. http://www.edpsciences.com/articles/epjd/forth/abstracts/shelkovsky.html .
  2. Galetich I., Stepanian S.G., Shelkovsky V., Kosevich M., Adamowicz L.
    Mass Spectrometric and ab inito study of the interaction between 9-methylguanine and amino acid amide group // Molecular Physics. - 2002. - V. 100, N 23. - P. 3649-3659. http://www.tandf.co.uk/journals
  3. Galetich I., Stepanian S.G., Shelkovsky V., Kosevich M., Blagoi Yu.P., Adamowicz L.
    Сombined mass spectrometric and ab initio study of the point contacts between 9-methyladenine and the amide group // J. Phys. Chem. A. - 2000. - V.104, N 39. - P. 8965-8971.

Молекулярные механизмы действия химиотерапевтических (противоопухолевых, противомикробных) препаратов; корреляции между структурой и биологической активностью

  1. Pahynska V., Kosevich M., Stepanian S., Adamowicz L.
    Noncovalent complexes of tetramethylammonium with chlorine anion and 2,5-dihydroxybenzoic acid as models of the interaction of quaternary ammonium biologically active compounds with their molecular targets. A theoretical study // Journal of Molecular Structure: THEOCHEM . – 2007. – V. 815, N 1-3, P. 55-62.
  2. Pashynska V.A., Kosevich M.V., Van den Heuvel H., Claeys M.
    The effect of cone voltage on electrospray mass spectra of the bisquaternary ammonium salt decamethoxinum // Rapid Communications in Mass Spectrometry. – 2006. – V. 20, N 5. - P. 755-763.
  3. Pokrovsky V.A., Kosevich M.V., Osaulenko V.L., Chagovets V.V., Pashynska V.A., Shelkovsky V.S., Karachevtsev V.A., Naumov A.Yu.
    Matrix-assisted laser desorption-ionization study of bisquaternary ammonium antimicrobial agent decamethoxinum in 2,5-dihydroxybenzoic acid (in English) // Масс-Спектрометрия. - 2005. - Т. 2, N 3. - С. 183-192.
  4. Pashynska V.A., Kosevich M.V., Gomory A., Szilagyu Z., Vekey K., Stepanian S.G.
    On the stability of the organic dication of the bisquaternary ammonium salt decamethoxinum under liquid secondary ion mass spectrometry // Rapid Communications in Mass Spectrometry. - 2005. – V. 19, N 6 . – P. 785-797.
  5. Pashynska V.A., Kosevich M.V., Van den Heuvel H., Cuyckens F., Claeys M.
    Study of non-covalent complexes formation between the bisquaternary ammonium antimicrobial agent decamethoxinum and membrane phospholipids by electrospray ionization and collision-induced dissociation mass spectrometry // Вісник Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна, Біофізичний Вісник. - 2004. - Т. 637 , Вып. 1-2(14). - С. 123-130.
  6. Pashynska V.A., Van den Heuvel H., Claeys M., Kosevich M.V.
    Characterization of noncovalent complexes of antimalarial agents of the artemisinin-type and FE(III)-heme by electrospray mass spectrometry and collisional activation tandem mass spectrometry // Journal of the American Society for Mass Spectrometry. - 2004. - V. 15, N. 8. - P. 1181-1190.
  7. Pashynskaya V.A., Kosevich M.V., Gomory A., Vashchenko O.V., Lisetski L.N.
    Mechanistic investigation of the interaction between bisquaternary antimicrobial agents and phospholipids by liquid secondary ion mass spectrometry and differential scanning calorimetry // Rapid Communications in Mass Spectrometry. - 2002. - V. 16, N 18. - P. 1706-1713.

Нанобиофизические масс-спектрометрические исследования

  1. Kosevich M.V., Chagovets V.V., Shmigol I.V., Snegir S.V., Boryak O.A., Orlov V.V., Shelkovsky V.S., Pokrovskiy V.A., Gomory A.
    Sensitivity of redox reactions of dyes to variations of conditions created in mass spectrometric experiments // Journal of Mass Spectrometry. – 2008. – V. 43, N 10. – P. 1402 – 1412. DOI: 10.1002/jms.1421
  2. Фесенко Т.В., Косевич М.В., Суровцева Н.И., Покровский В.А., Еременко А.М., Смирнова Н.П.
    Масс-спектрометрия с лазерной десорбцией/ ионизацией красителя метиленового голубого с поверхности мезопористых тонких пленок TiO2, SiO2 /TiO2 и SiO2 // Масс-спектрометрия. - 2007. - Т. 4, N 4. – C. 289-296. http://www.vmso.ru
  3. Kosevich M.V., Boryak O.A., Orlov V.V., Shelkovsky V.S., Chagovets V.V., Stepanian S.G., Karachevtsev V.A., Adamowisz L.
    Evaluation of the reduction of imidazophenazine dye derivatives under fast atom bombardment mass spectrometric conditions // Journal of Mass Spectrometry. – 2006. - V. 41, N 1. – P. 113-123. DOI: 10.1002/jms.974
  4. Боряк О.А., Косевич М.В., Чаговец В.В., Шелковский В.С., Орлов В.В., Карачевцев В.А., Горбенко Г.П., Доманов Е.А., Товстяк В.В.
    Возможности метода вторично-ионной масс-спектрометрии для контроля иммобилизации красителей в липидных слоях и липосомах // Биофизический Вестник. – 2005. – V. 716, N 2(16) – С. 97-105.
  5. Andrievsky G.V., Kosevich M.V., Vovk O.M., Shelkovsky V.S., Vashchenko L.A.
    On the production of an aqueous colloidal solution of fullerenes // Journal of the Chemical Society: Chemical Communications. - 1995. - 12. - P. 1281-1282. DOI:10.1039/c39950001281

Развитие фундаментальных основ масс-спектрометрии

  1. Kosevich M.V., Chagovets V.V., Shelkovsky V.S., Boryak O.A., Orlov V.V., Gomory A., Vegh P.
    Is there a “matrix suppression effect” under fast atom bombardment liquid secondary ion mass spectrometry of ionic surfactants in glycerol ? // Rapid Communications in Mass Spectrometry. – 2007. – V. 21, N 4. – P. 466-478. DOI: 10.1002/rcm.2859
  2. Kosevich M.V., Boryak O.A., Chagovets V.V., Pashynska V.A., Orlov V.V., Stepanian S.G., Shelkovsky V.S.
    “Wet chemistry” and crystallochemistry reasons for acidic matrix suppression by quaternary ammonium salts under MALDI conditions // Rapid Communications in Mass Spectrometry. – 2007. – V. 21, N 11. – P. 1813-1819. DOI: 10.1002/rcm.3020
  3. Kosevich M.V., ShelkovskyV.S., Boryak O.A., Orlov V.V.
    ‘Bubble chamber model' of fast atom bombardment induced processes // Rapid Communications in Mass Spectrometry. - 2003. - V. 17, N 15. - P. 1781-1792.
  4. Косевич М.В., Шелковский В.С.
    Прогресс техники биомедицинского масс-спектромет-рического эксперимента как пример влияния потребностей общества на развитие науки // Вісник Харківського університету N 497, Біофізичний вісник, вип. 2. - 2000. - C. 84-99.