13 МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КИСЛОРОД И СВЕТ Джагаров Б.М

МОЛЕКУЛЯРНЫЙ КИСЛОРОД И СВЕТ
Джагаров Б.М.
Институт физики им. Б.И. Степанова НАН Беларуси,
Минск, Беларусь,bmd@imaph.bas-net.by
Молекулярный кислород О2 играет определяющую и незаменимую
роль в природе. Особое место в изучении явлений с его участием занимает установление механизма и динамики фотоиндуцированных процессов и реакций, с участием этой гомоядерной двухатомной молекулы, которая, несмотря на свою сравнительную простоту, обладает целым рядом
уникальных свойств, связанных, главным образом, с её электронной
структурой в основном состоянии, наличием двух неспаренных электронов и двух низкоэнергетических электронных синглетных состояний.
В представленном докладе автор будет опираться на результаты,
полученные в лаборатории фотоники молекул (ЛФМ) Института физики
НАН Беларуси главным образом по изучению двух процессов, принципиально важных для физики, химии, биологии и медицины:
1. Фотосенсибилизированное образование молекулярного синглетного кислорода, основного химически активного реагента многих
реакций, в том числе тех, которые составляют основу фотодинамического разрушения биотканей. При этом особое внимание будет уделено объяснению физической природы двух сопряженных процессов: кислородного тушения возбужденных состояний сложных молекул и фотосенсибилизированного перевода молекулы О2 в возбужденное синглетное состояние. В докладе будут представлены этапы развития предложенного и
реализованного в ЛФМ метода прямой регистрации люминесценции молекулярного синглетного кислорода, с помощью которого были выполнены пионерские исследования спектрально-кинетических характеристик этого вида свечения в различных средах.
2. Фотоиндуцированный разрыв связи гемовое железо-лиганд
(О2, СО, NO) в гемоглобине Hb и миоглобине Mb и последующий контроль в реальном масштабе времени за рекомбинацией лиганда, главным
образом О2, с ионом Fe. На основании измерений квантовых выходов
фотодиссоциации оксиформ Hb и Mb будет обсужден предложенный и
реализованный в ЛФМ метод определения сродства О2 к Hb и Mb. Особое внимание будет уделено анализу экспериментальных результатов,
приведших к установлению неидентичности кинетических характеристик реакции оксигенации α- и β- субъединиц, как между собой, так и в
13
различных R- и Т-конформациях белка, что является ключевым моментом для понимания кооперативной аллостерической реакции связывания
Hb и О2.
В заключении, автор предполагает обсудить возможные направления будущих исследований фотоиндуцированных и фотосенсибилизированных процессов с участием молекулярного кислорода.
UBIQUITOUS [Na+]i/[K+]i-SENSITIVE TRANSCRIPTOME IN
MAMMALIAN CELLS: EVIDENCE FOR Ca2+i-INDEPENDENT
EXCITATION -TRANSCRIPTION COUPLING
Koltsova S.V.1,2, Trushina Y.3, Haloui M.1,Akimova O.A.2,3,
Tremblay J.1,4, Hamet P.1,4 and Orlov S.N.1-4
1
Centre de recherche, Centre hospitalier de l’Université de Montréal
(CRCHUM) – Technopôle Angus, Montreal, PQ, Canada; 2Institute of General Pathology and Pathophysiology, Russian Academy of Medical Sciences,
Moscow, Russia; 3Faculty of Biology, M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia; 4Department of Medicine, Université de Montréal, Montreal, PQ, CanadaMontréal; e-mail:sergei.n.orlov@umontreal.ca
Gene expression is regulated by diverse stimuli to achieve tissuespecific functional responses via coordinate synthesis of the cell’s macromolecular components [1]. Electrochemical gradients of monovalent cations
across the plasma membrane (high intracellular potassium, [K+]i vs low intracellular sodium, [Na+]i) are created by the Na+,K+-pump and determine a large
variety of physiologically important processes. These processes include
maintenance of resting and action electrical membrane potentials, regulation of
cell volume, secondary transport of mono- and divalent ions (such as chloride,
calcium and phosphate), and accumulation of nutrients (glucose, amino acids,
nucleotides) and other relevant molecules [2]. More recent studies demonstrated that side-by-side with the above-listed “classic” Na+i,K+i-dependent cellular
processes, sustained elevation of the [Na+]i/[K+]i ratio causes differential expression of c-Fos and other immediate response genes, as well as cell typespecific late response genes [3;4]. According to the generally accepted paradigm Na+i/K+i-sensitive mechanism of excitation-transcription coupling is
driven by changes in intracellular [Ca2+] and activation of several Ca2+sensitive pathways – a phenomenon termed excitation-transcription
coupling [5-7]. Indeed, it is well-documented that elevation of the [Na+]i/[K+]i
14