Отмечено, что литическая активность грамицидина S (GS) лежит в основе его антибактериального действия и одновременно с этим ограничивает системное клиническое применение данного полипептидного антибиотика. Синтетические аналоги GS призваны разделить антибактериальную и литическую активность и существенно снизить последнюю. Понимание структурно-функциональных связей жесткой планарной циклической молекулы декапептида позволяет целенаправленно вести поиск новых препаратов на основе GS. Другим важным аспектом удачного поиска является правильное понимание механизма взаимодействия GS с плазматическими мембранами. При помощи метода турбидиметрии исследована концентрационная и температурная зависимости гемолиза эритроцитов человека под действием GS. Оценена энергия активации процесса гемолиза. Сравнены кислотный и GS-индуцированный гемолиз эритроцитов человека. Показано, что анализ эритрограмм GS-индуцированного гемолиза позволяет получать дополнительную информацию о состоянии липидного бислоя мембран.

Виходячи з грунтовних положень лінійної нерівноважної термодинаміки, побудовано модель трансмембранного пасивного масопереносу для випадку, коли крізь мембрану проникають молекули розчинника і однієї з розчинених в позаклітинному багатокомпонентному розчині електронейтральної речовини. На відміну від рівнянь Кедем-Качальського, які широко використовуються для описання названого процесу, подана удосконалена модель має більш широку область застосування і не містить коефіцієнтів, що залежать від умов експерименту. Установлено, що за певних умов удосконалена модель збігається з моделлю Кедем-Качальського.

Исследованы электростатические взаимодействия при комплексообразовании актиномицина D, дауномицина, новантрона и ногаламицина с олигонуклеотидными дуплексами, содержащими от 4 до 16 пар оснований. Проанализированы основные составляющие электростатической энергии. Изучено влияние длины двойной спирали ДНК на энергию электростатических взаимодействий. Показано, что результаты расчетов для дуплексов ДНК с 8 и более парами оснований хорошо согласуются между собой. Установлена корреляция между изменениями значений угла спирального вращения и электростатических взаимодействий при интеркаляционном раскручивании сайта встраивания, а также сходное для всех антибиотиков изменение электростатической энергии взаимодействий в дуплексе ДНК. В то же время, межмолекулярные электростатические взаимодействия нейтральных молекул актиномицина D и новантрона с олигомерами ДНК существенно отличаются от таковых для связывания с ДНК положительно заряженных дауномицина и ногаламицина. Показано, что, в целом, электростатические взаимодействия препятствуют комплексообразованию всех четырех рассмотренных антиопухолевых антибиотиков с ДНК.

Розглянуто математичну модель реакційно-дифузійного середовища біореактора, утвореного іммобілізованими клітинами в пористому гелі. Вивчено структурно-функціональні зв'язки, відповідно до яких відбувається самоорганізація в біосистемі, формуються просторові структури, їх відповідність внутрішній динаміці метаболічного процесу клітин. Проаналізовано основні фактори, що впливають на формування морфогенетичного поля біосистеми, його залежність від дифузійного процесу та краєвих умов. Досліджено функціональну стійкість морфогенетичного поля після його становлення у разі руйнації цілісності структури біосистеми.

При помощи стационарной оптической спектроскопии исследованы оптические свойства J-агрегатов цианинового красителя JC-1. Предложена модель структуры данных J-агрегатов. Предположено, что при высоких концентрациях красителя основным строительным блоком линейных цепочек J-агрегатов являются димеры красителя. Показаны спектры поглощения и люминесценции таких димеров. Данная модель структуры J-агрегатов JC-1 предложена впервые.

Проаналізовано модель, створену на базі класичної 4-стадійної схеми роботи <$E roman {Na sup + ,K sup +}>-АТРази, та показано неможливість відтворити за її допомогою зміни активності ферменту в широкому діапазоні співвідношень концентрацій <$E roman Na sup +> і <$E roman K sup +>. Запропоновано схему роботи <$E roman {Na sup + ,K sup +}>-АТРази, що враховує конкуренцію іонів за центри зв'язування, та показано здатність моделі, створеної на її базі, відтворювати залежність гідролітичної активності ферменту від концентрації іонів. Запропоновано схему, що відображає роботу <$E roman {Na sup + ,K sup +}>-АТРази у вигляді 2-х незалежних реакційних циклів, відповідальних за транспорт <$E roman Na sup +> і <$E roman K sup +>. Показано узгодженість даних, прогнозованих моделлю, побудованою на базі цієї схеми, з експериментальними даними. Створено моделі, що відображають залежність швидкості транспорту іонів <$E roman Na sup +> і <$E roman {K sup +~Na sup + ,K sup +}>-помпою від концентрації цих іонів.

Методом численного моделирования кинетики потери внутриклеточной воды, используя ранее полученные в области субнулевых температур значения коэффициентов проницаемости плазматических мембран клеток почек сирийского хомячка для молекул воды Lpg и криопротектора kpg, определены оптимальные скорости охлаждения этих клеток в присутствии 2,5 % и 5 % глицерина.

Теоретически обоснована целесообразность применения для криоконсервирования эмбрионов млекопитающих нелинейных двухступенчатых режимов замораживания. На основании сравнения теоретической зависимости переохлаждения внутриклеточного раствора от времени (или температуры) при линейных и двухступенчатых режимах замораживания установлены и объяснены преимущества последнего для криоконсервирования эмбрионов млекопитающих. Теоретическая оценка оптимальной по двухфакторной теории криоповреждения скорости охлаждения для двухклеточных эмбрионов мыши совпадает с экспериментальными данными.

При помощи экситонной ловушки (полиметинового красителя DiD) исследована эффективность экситонного транспорта энергии в люминесцентных молекулярных нанокластерах (J-агрегатах) полиметинового красителя amphi-PIC. Показано, что 50 % люминесценции J-агрегатов тушится при соотношении amphi-PIC/DiD = 120, что указывает на эффективный транспорт энергии в данных J-агрегатах по сравнению с J-агрегатами других красителей. Обнаружено, что введение поверхностно-активного вещества ЦПБ приводит к повышению эффективности транспорта энергии за счет блокирования процессов локализации экситонов в J-агрегатах. В присутствии ЦПБ 50 % люминесценции J-агрегатов тушится при соотношении amphi-PIC/DiD = 160.

The structures of films received by evaporation from solutions of Na - DNA of calf thymus with concentration of 0,2 mg/ml, containing salts Li, K, Na, Cs, Mg, Zn, Ca are analyzed at various levels of relative humidity and temperatures. The solution of salt of Na - DNA in volume of 0,5 ml was poured into a glass quartz cell placed in a hermetic closed vessel with inputs for air pumping. The cell has an area of <$E 420~roman mm sup 2> and height of lateral walls of 1 mm. The error of stabilization of temperature in the thermostat came to 0,5 <$E symbol Р>C, the error of humidity is 2 %. The research was carried out at temperatures of 30 and 40 <$E symbol Р>C. The received films of Na - DNA were photographed in white polarized light. The volume of the formed liquid crystal phase depends on the type of ions in Na - DNA solutions and defines correlation between the area of structure on the film and the area of all the film and depends on the correlation of concentrations of salt of metal and DNA. The area occupied by liquid crystal structures was calculated as the area limited to a curve, connecting boundary elements of structures. The relative areas of structures received from solutions containing salt of NaCl with concentrations of 20 and 1,25 mM have values of 0,73 and 0,09 accordingly. The films containing salt of MgCl2 has spherulite structures collapsing under the conditions of room temperature and humidity.

The films received from the solutions containing salt LiCl, CsCl, CaCl2 or MgCl2 with the concentration of 10 mМ do not form structures with the allocated direction of growth of clusters. The films received from the solutions containing salt NaCl with the concentration of 10 mМ and salts ZnCl2, or CuCl2 with the concentration of 0,4 mМ and 0,2 mМ respectively do not form structures with the allocated direction of growth of clusters also. It is assumed, film can be characterised by a set of values of fractal dimensions; one of the signs of existence of DNA in native form is the presence of such fractal structures as percolation anisotropic cluster in the received film.

Among a wide variety of drug nanocarriers developed to date, liposome-based delivery systems are particularly attractive due to their advantageous features such as biocompatibility, complete biodegradability, low toxicity, ability to carry both hydrophilic and lipophilic payloads and protect them from chemical degradation and transformation, increased therapeutic index of a drug, improved pharmacokinetic and pharmacodynamic profiles compared to free drugs, reduced side effects, etc. The efficiency of drug encapsulation is largely determined by its membrane-partitioning properties as well as physicochemical characteristics of the lipid vesicles. In the present study we concentrated our efforts on the pre-formulation studies of the two synthesized Eu(III) coordination complexes, V3 and V4, the potential anticancer drugs. More specifically, our goal was twofold: to characterize the membrane partition properties of these complexes, and to assess how the lipid-associating ability of V3 and V4 depends on membrane structural state being varied by introducing the different amounts of cholesterol

(Chol) into phosphatidylcholine (PC) lipid vesicles. To achieve this goal, several fluorescent probes including pyrene, 1,6-diphenyl-1,3,5-hexatriene (DPH), and 4-p-(dimethylaminostyryl)-1-dodecylpyridinium (DSP-12) have been employed. Partition coefficients of lanthanides determined using the equilibrium dialysis technique proved to depend on the amount of Chol content. Formation of drug-lipid complexes was found to affect pyrene excimerization and DSP-12 spectral properties but exerted no influence on pyrene vibronic structure and DPH anisotropy. Membrane composition was shown to have an impact on the spectral responses of the probes in drug-lipid systems. This finding was interpreted as arising from the sterol condensing effect on the structural state of the lipid bilayer.

A number of so-called conformational diseases (Parkinson's, Alzheimer's and Huntington's diseases, type II diabetes, spongiform encephalopathies, systemic amyloidosis) are associated with the deposition in various tissues highly-ordered protein aggregates (amyloid fibrils) that kill cells or prevent them from functioning properly. Amyloid fibrils are organized in a cross <$E beta>-structure with a helical array of <$E beta>-sheets, in which the long axis of the fibril is parallel to the long axis of the helix and is perpendicular to the <$E beta>-strands Amyloid can be identified using a range of techniques: electron and atomic force microscopy, X-ray fibril diffraction, thioflavin T fluorescence, Congo Red (CR) birefringence or spectrophotometric assay. However, therapeutic detection of amyloid fibrils with CR test may be hampered by CR ability to form complexes with native proteins. In the present study we investigated CR binding to a series of native proteins - hemoglobin (Hb), cytochrome c (cyt c), ribonuclease A (RNase), human serum albumin (HSA). CR interaction with Hb and cyt c was followed by absorbance decrease and long wavelength shift of spectrum maximum in the case of Hb, indicating that native protein structure contains binding sites for CR. Association constant (<$EK sub b>) and binding stoichiometry (n) recovered from the data analysis within the framework

of Langmuir adsorption model were found to be: <$EK sub b~=~(2,1~symbol С~ 0,3)~times~10 sup 5~roman M sup -1>, <$E n~=~3,3~symbol С~0,5> for Hb and <$EK sub b~=~(6,0~symbol С~ 0,9)~times~10 sup 4~roman M sup -1>, <$E n~=~1,0 ~symbol С~0,3> for cyt c. The presence of lipid vesicles composed of phosphatidylcholine and cardiolipin did not exert influence on CR - Hb interactions. In contrast, association constant for CR - cyt c complexation markedly increased. This finding was interpreted in terms of cyt c unfolding at lipid-water interface coupled with exposure of additional CR binding sites on the protein surface. Formation of CR complexes with RNase and HSA was followed by the long-wavelength shift of absorption maxima. CR - HSA binding curves have Langmuir-like shape, whereas CR - RNase adsorption isotherms are slightly sigmoidal pointing to cooperative nature of the binding process. The binding parameters were estimated to be <$EK sub b~=~(1,3 ~symbol С~ 0,3)~times~10 sup 4~roman M sup -1>, <$E n~=~2,3 ~symbol С~ 0,5> for HSA and <$EK sub b~=~(3,4 ~symbol С~ 0,3)~times~10 sup 4~roman M sup -1>, <$E n~=~0,6~symbol С~ 0,1> and Hill parameter <$E alpha~=~1,1~symbol С~0,2> for RNase.

A number of so-called conformational diseases including neurological disorders (Parkinson's, Alzheimer's and Huntington's diseases), type II diabetes, spongiform encephalopathies, systemic amyloidosis, etc., are associated with the deposition in tissue of highly ordered aggregates of specific proteins. Amyloid fibrils are usually detected by several techniques including Thioflavin T fluorescence, Congo Red (CR) birefringence of spectrophotometric assay, electron microscopy, etc. However, application of amyloid-specific agents such as CR to amyloid detection may be hampered by the dye ability to associate not only with fibrillar structures but also with monomeric protein species. In view of this reasoning the present study was directed toward the examination of the interactions between CR and hemoglobin (Hb), the protein with well-characterized structure and physicochemical properties. The binding of CR to native and denaturated Hb was studied using absorption spectroscopy technique. Differential absorption spectrum of CR associated with denaturated protein was found to exhibit maximum close to that characteristic of fibrillar structures (545 nm), thereby providing arguments in favor of Hb fibrillization. Formation of CR complexes with native Hb was followed by the long-wavelength shift (~ 10 nm) of absorption maxima being indicative of the probe transfer to the environment of lower polarity. Based on analysis of Hb crystal structure the tentative location of CR in the protein molecule has been identified. The most probable dye binding site was

assumed to involve the hydrophobic cavity between Lys16 and Lys60 serving as anchors for two negatively charged CR sulfonic groups. Quantitative parameters of CR complexation with native Hb - association constant (Kb) and number of binding sites (n) - were determined by analyzing the dependencies of dye absorbance changes upon varying protein concentration. Approximation of experimental dependencies by Langmuir binding model yielded the values of Kb and n ca. <$E 2,6~times~10 sup 5~roman M sup -1> and 1,4, respectively. For thermally denaturated Hb, the shape of CR binding curve was revealed to change from Langmuir-like to sigmoidal. Simulation results showed that such a behavior of binding curve is characteristic of preferential dye association with aggregated protein species.

Побудовано модель, яка показує, що скорочення волокна скелетного м'яза може бути пояснене збудженням <$E alpha>-спіральних ділянок молекул міозину. Згідно з моделлю, скорочення відбувається внаслідок колективних збуджень екситон-солітонного типу, які генеруються в <$E alpha>-спіральних ділянках молекул міозину енергією гідролізу АТФ. Для розрахунку сили, яку виробляють окремі збуджені молекули міозину, застосовано методи статистичної фізики. Сила, генерована усім саркомером, вважається сумою сил незалежних молекулярних моторів. В межах моделі одержано залежність "сила, генерована м'язом - довжина волокна" для поодинокого скорочення, яка добре відтворює експериментальні результати. Модель дозволяє пояснити експериментальні факти, які не знаходять трактування в наявних моделях скорочення.

Методом микрофлуориметрии одиночных клеток, с использованием карбоцианинового зонда Н 510 (3,3-диэтилоксокарбоцианин бромида) оценена величина плазматического потенциала гепатоцитов крыс, а также его изменений в динамике ответа клеток на краткосрочное воздействие адреналина. Значения потенциала рассчитывали по формуле Нернста, преобразованной в отношении катионных липофильных флуоресцентных зондов. Обнаружен фазовый характер изменений потенциала (фаза деполяризации и фаза гиперполяризации). Микрофлуориметрия одиночных клеток выявила наличие раннего пика гиперполяризации, предшествующего падению потенциала, на первых минутах стимуляции гормоном. На фоне общих тенденций отмечены индивидуальные различия в реакции отдельных клеток на гормональную стимуляцию.

Development of new formulations of antineoplastic drugs currently represents extensively growing research area. Efficiency of existing anti-tumor drugs is frequently limited by their high general toxicity, metabolic instability in an organism and bad penetration into a cancer cell. Besides, insignificant direct influence on tumoral growth also limits the application of antineoplastic drugs in a free form. One efficient way of drug delivery is based on the use of lipid vesicles (liposomes). Liposomes are spherical, self-closed structures formed by one or several concentric lipid bilayers with an aqueous phase inside and between the lipid bilayers. The lipid bilayer favors solubilization of hydrophobic compounds, whereas internal aqueous phase of lipid vesicles is suitable for encapsulation of hydrophilic drugs. Design of liposomal carriers is heavily based on the evaluation of bilayer-modifying properties of the drug. This is important not only for achieving maximum payload without compromising liposome stability, but also for prediction of therapeutic and toxic effects of a certain compound, because membrane interactions may prove critical for drug absorption, distribution, metabolism and elimination in an organism. In the present work the effect of the two potential antineoplastic drugs - europium coordination complexes (LC) - on the physicochemical properties of phosphatidylcholine (PC) model membranes has been investigated using the environmentally-sensitive pH indicator dye bromothymol blue (BTB). This dye responds to the changes in environmental conditions by the shifts of its protolytic and partition equlibria. Incorporation

of LC into the lipid vesicles was found to exert no influence on the effective electrostatic potential of model membranes, i.e. the mean potential at location of the dye prototropic moiety in the interfacial region. In contrast, BTB membrane partitioning markedly enhanced in the presence of drugs, indicating that europium coordination complexes can affect molecular organization of a lipid bilayer, presumably through generation of structural defects and altering the conformation of PC headgroups. High lipophilicity of Eu(III) coordination complexes together with their relatively weak membrane-modifying propensities create prerequisites for the development of liposomal formulations of these compounds.

Despite considerable research efforts, the molecular mechanisms of anaesthetic action still remain the matter of extensive debates. According to one viewpoint, anaesthetics alter the properties of lipid bilayer which, in turn, affects the functions of embedded membrane proteins. In contrast, protein-based theories of anaesthetic action postulate that the drugs modulate the functions of membrane proteins through direct association. To develop a unique conception of anaesthesia further in-depth investigations of drug-membrane interactions are strongly required. In the present work a well-known fluorescent probe pyrene has been employed to gain molecular insights into the interactions between amphipathic phenothiazine derivative chlorpromazine (CPZ) and model membranes composed of cationic globular protein lysozyme (Lz), and lipid vesicles prepared from zwitterionic lipid phosphatidylcholine (PC) and its mixtures with anionic lipid cardiolipin (CL) in the molar ratios 19:1, 9:1 and 4:1. To give unambiguous interpretation of the drug effect on protein-lipid interactions, we first analyzed the changes in pyrene excimerization due to the formation of either CPZ-lipid or Lz-lipid complexes. Pyrene excimer-to-monomer intensity ratio (E/M), a parameter which reflects the alterations in membrane free volume, was found to decrease upon Lz or CPZ binding to the lipid vesicles. Apparently, embedment of the protein and drug molecules into the hydrophobic region of lipid bilayer gives rise to the increase in lipid packing, decrease in the rate of trans-gauche isomerization of the lipid acyl chains and, consequently, reduction of membrane

free volume. At the next of the stude, we analysed the changes in the rate of pyrene excimerization upon Lz addition to drug-lipid mixtures. In CL-containing liposomes the presence of CPZ does not modify the magnitude and sign of protein effect on membrane free volume. This implies that CPZ is incapable of perturbing Lz structure and exerted no influence on the protein interactions with this kind of liposomes. In contrast, in PC vesicles E/M ratio appeared to increase upon lysozyme binding to CPZ-modified model membranes. This finding may be explained in terms of two possibilities: CPZ induces the formation of the new Lz conformer whose interactions with lipid bilayers are accompanied by the increase in membrane free volume; CPZ imparts the positive charge to the lipid bilayer thereby preventing Lz penetration into hydrophobic membrane region. Interfacially-located protein molecules are likely to generate structural defects coupled with the increased bilayer free volume. The results presented here clearly demonstrate that membrane composition can modulate the drug action on lipid-protein interactions. The recovered difference between CPZ effect on Lz-lipid binding in PC and CL-containing bilayers provide support to the idea that membrane environment can stabilize certain protein conformations differing in their responsiveness to drug action.

Исследовано влияние замораживания до -196 <$E symbol Р>C и последующего гамма-облучения дозами 20, 50, 100 и 150 Гр на сыворотку кордовой крови (СКК) человека методом СВЧ-диэлектрометрии. СКК замораживали со скоростью 300 - 400 <$E symbol Р>C/мин до температуры -196 <$E symbol Р>C путем погружения в жидкий азот. Нативные образцы и образцы после замораживания-оттаивания облучали при комнатной температуре в атмосфере воздуха источником гамма-лучей <$E roman Co sup 60>. Измерение действительной части комплексной диэлектрической проницаемости <$E epsilon prime> замороженных, облученных и последовательно замороженных и облученных образцов сыворотки проведены резонаторным методом на частоте 9,3 ГГц при комнатной температуре (20 <$E symbol Р>C). В результате исследования установлено, что замораживание СКК до -196 <$E symbol Р>C приводит к увеличению ее диэлектрической проницаемости, что может быть результатом криоагрегации белков сыворотки. Гамма-облучение же приводит, напротив, к уменьшению диэлектрической проницаемости СКК. Предположено, что понижение диэлектрических параметров сыворотки при облучении обусловлено конформационными изменениями ее белков, связанными с разрывом внутримолекулярных водородных связей, разрыхлением поверхности макромолекул и увеличением количества гидратной воды за счет образования новых водородных связей с молекулами объемной воды. Величины действительной части комплексной диэлектрической проницаемости <$E epsilon prime> СКК после замораживания до -196 <$E symbol Р>C и последующего гамма-облучения принимают более низкие значения, чем только

после замораживания, но более высокие, чем только после гамма-облучения. Это свидетельствует об аддитивном вкладе этих физических факторов в величину диэлектрической проницаемости СКК. Разности значений величин диэлектрической проницаемости сыворотки после замораживания и сыворотки после последовательного действия замораживания и гамма-облучения в пределах погрешности совпадают и не зависят от дозы облучения, что свидетельствует о независимом характере действия низких температур и облучения в дозах до 150 Гр на свойства СКК.

Методами оптической спектроскопии исследовано влияние гидрофобности катионных полиметиновых красителей <$E3,3 prime>-диэтилоксакарбоцианин йодид (DiOC2), <$E 3,3 prime>-диоктадецилоксакарбоцианин йодид (DiOC18) и <$E1,1 prime>-диоктадецил-<$E3,3,3 prime , 3 prime>-тетраметилиндокарбоцианин перхлорат (DiI) на эффективность безызлучательного переноса энергии электронного возбуждения (FRET) между парами красителей DiOC18/DiI и DiOC2/DiI в нанообъеме анионных мицелл додецилсульфата натрия. Показано, что при связывании положительно заряженных молекул красителя с отрицательно заряженными мицеллами ПАВ, кроме электростатических взаимодействий, ключевую роль играют также гидрофобные взаимодействия. Установлено, что в водно-мицеллярных растворах, содержащих красители, различающиеся гидрофобностью (DiOC2 и DiI), более гидрофобный краситель (DiI) препятствует солюбилизации менее гидрофобного (DiOC2), и, как следствие, эффективный FRET между парой красителей DiOC2 и DiI не наблюдается.

Исследовано влияние циркулярно- и линейно-поляризованного микроволнового излучения (частота 35 ГГц, E = 30 мкВт/см<^>2, время облучения 10 с) на клетки буккального эпителия человека. Изучена окрашиваемость клеток витальными красителями - индигокармином (5 мМ) и трипановым синим (0,5 %); клетки окрашивали в течение 5 мин. Наблюдалось снижение процента неокрашенных клеток в результате микроволнового облучения. При этом, в ряде случаев, левосторонне-поляризованное излучение вызывало больший эффект, чем правосторонне-поляризованное, а линейно поляризованное излучение вызывало максимальный эффект.