Проведено теоретичне дослідження колективних базових стохастичних ефектів процесів функціонування іонних каналів біомембран і фолдінгу білків. Побудовано загальну модель провідності багатоіонного каналу з використанням концепції суперіонів. Дану теорію також застосовано до моделі реального каналу KcsA. Узагальнено концепцію іонно-конформаційної взаємодії на випадок багатоіонного каналу. Показано імовірну роль безбар'єрної виштовхувальної провідності як універсального механізму функціонування багатоіонних каналів. Розроблено новий метод моделювання фолдінгу білків у межах граткових моделей - алгоритм СМС, що коректно описує стохастичні колективні рухи у процесі фолдінгу на базі структурно-специфічної мікронеоборотної динаміки кластерів.

Розглянуто фізичні механізми, які є підгрунтям колективної дифузійної динаміки білків і мембранно-пептидних комплексів. Досліджено колективну дифузійну динаміку таких об'єктів, як калієвий іонний канал KcsA, бактеріальні періплазматичні транспортні білки, кальмодулін, тирозил-тРНК синтаза людини та комплекси пептидів, що проникають у клітину, з ліпідними мембранами. Створено нові теоретичні й обчислювальні методи для дослідження різних аспектів колективної дифузійної динаміки білків і мембранно-пептидних комплексів. Розв'язано супутню теоретично-фізичну задачу однорядної багаточастинкової дифузії у вузьких порах, яку застосовано до пор іонних каналів. Вперше досліджено трансмембранну дифузію пептидів, що проникають у клітинну, методами нерівноважної молекулярної динаміки. Розроблено модель води, що поляризується, для популярного грубозернистого силового поля MARTINI. Вперше створено загальну теорію багаточастинкової однорядної дифузії у вузьких порах іонних каналів і запропоновано концепцію суперіонів. Концепцію динамічної самоорганізації вперше поєднано з даними про будову та колективну динаміку реального іонного каналу KcsA. Створено концепцію динамічних доменів у білках і методи їх ідентифікації. На основі властивостей динамічних доменів виявлено ряд білків, що є кандидатами для створення біосенсорів.

Проаналізовано одну з можливих математичних моделей, що описує калієвий іонний канал з рухливою структурою в рамках розвиненого раніше синергетичного підходу. Показано можливість виникнення за рахунок іонно-конформаційної взаємодії мультистабільних режимів функціонування каналу. Підтверджено правильність опису процесів активації - деактивації каналу на базі запропонованого підходу. Проаналізовано поведінку кінетичних параметрів каналу в разі зміни зовнішньої концентрації калію. Подано якісне пояснення природи виникнення концентраційних залежностей та досліджено питання щодо можливості появи немонотонностей у цих залежностях. Пояснено деякі особливості вольт-амперної характеристики каналу. Порівняно отримані результати з наявними експериментальними даними.

Індекс рубрикатора НБУВ: Е60*725.111.4*04в605

Рубрики:

Загальна зоологія

Шифр НБУВ: Ж21341/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*725.111.3

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж21341/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Е0*725.111.3

Рубрики:

Загальна біологія

Шифр НБУВ: Ж21341/а Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проаналізовано стан розвитку у світі такого важливого напряму сучасної біофізики, як молекулярне моделювання біологічних систем, зокрема біологічних макромолекул та клітинних мембран, розкрито можливості цього методу для використання як у фундаментальних дослідженнях, так і у прикладних галузях, насамперед у медицині, фармакології та біомедичних дослідженнях. Обговорено поточний стан і перспективи розвитку методів молекулярного моделювання біологічних систем в Україні.