ИСТИНА

Разработка новых методоческих подходов и материалов, позволяющих исследовать конформационные и функциональные свойства биомакромолекул внутри интактных клеток и функциональных органоидах важна для проведения фундаментальных исследований и развития новых диагностических методов для выявления ранних стадий патологий. Мы разработали новый методический подход, основанный на спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР, англ. SERS — surface-enhanced Raman spectroscopy) с наноструктурами серебра для исследования конформационных и функциональных свойств цитохрома С в дыхательной цепи (электронтранспортной, ЭТЦ) интактных функционирующих митохондрий. Цитохром С является важным компонентом — переносчиком электронов в ЭТЦ митохондрий, изменение конформации которого может не только влиять на активность электронного транспорта, но и может приводить к выходу цитохрома С из митохондрий и инициации апоптоза. Впервые мы показали, что в нормальных митохондриях кардиомиоцитов конформация гема цитохрома С изменяется в зависимости от значения рН в межмембранном пространстве и разности потенциалов (ΔΨ) на внутренней митохондриальной мембране, тем самым обеспечивая оптимальную скорость акцептирования электрона цитохромом С от комплекса III. Оптимизация скорости электронного транспорта в ЭТЦ необходима для регуляции активности синтеза АТФ в АТФ-синтазе митохондрий и для снижения количества супероксид-анион радикала (О2-), образующегося в комплексе III. При этом, при спонтанной гипертонии конформация гема цитохрома С остается неизменной при любых значениях ΔΨ и рН, в результате чего отсутствует регуляция активности транспорта электронов на уровне комплекс III — цитохром С — комплекс IV и может увеличиваться количество образующегося О2- и снижаться продукция АТФ. Мы полагаем, что разработанный нами подход может успешно применяться для дальнейших фундаментальных исследований механизмов регуляции скорости электронного транспорта в ЭТЦ митохондрий, а также для разработки плазмонных наносенсоров для детекции нарушений в метаболизме клеток при различных системных патологиях. Также мы показали, что предложенный нами подход может быть использован для исследования свойств плазматической мембраны эритроцитов и детекции конформационных и функциональных изменений мембранносвязанного гемоглобина (Гб) в эритроцитах при различных заболеваниях. Так, при помощи ГКР-спектроскопии мы установили, что при спонтанной гипертонии в плазматической мембране эритроцитов увеличивается содержание холестерина, а также изменяется конформация гема мембраносвязанного Гб, что может влиять на диффузию О2 через эритроцитарную мембрану, а также процессы связывания О2 гемоглобином в легких и выделения О2 из Гб эритроцитов в тканях. Предполагается, что ГКР-спектроскопия с серебряными наноструктурами может быть использована для проведения дополнительных тестов по выявлению сердечно-сосудистых заболеваний на ранних стадиях. Данная работы была выполнена при поддержке РНФ (грант 19-79-30062) и РФФИ (20-04-01011а).