Научная тема: «ИССЛЕДОВАНИЕ АКТИН-МИОЗИНОВОГО МОТОРА В СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЕ С ПОМОЩЬЮ РЕНТГЕНОВСКОЙ ДИФРАКЦИИ»
Специальность: 03.01.02
Год: 2012
Отрасль науки: Физико-математические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
1.  Получены дифракционные рентгенограммы волокон скелетных мышц в различных физиологических состояниях. Предложена модель для количественного анализа структурных изменений в актин-миозиновом моторе во время мышечного сокращения по данным рентгено- дифракционных экспериментов. В результате анализа рентгенограмм определены фундаментальные характеристики молекулярного мотора мышц:
  • доля миозиновых головок, присоединённых к актиновым нитям во время активного изометрического сокращения, составляет 40%;
  • сила, развиваемая одной миозиновой головкой, составляет около 6 пН.

2. Разработан метод измерения осевых перемещений миозиновых головок в мышце, основанный на анализе интерференционной структуры миозиновых рефлексов на рентгенограмме волокон скелетных мышц и проведены эксперименты по исследованию изменений тонкой структуры этих рефлексов в ответ на различные воздействия. Получены оценки изменения осевого положения центра масс миозиновых головок при растяжении волокон в состоянии ригора.

3. Показано, что предложенная нами новая структурно-кинетическая модель актин-миозинового взаимодействия в мышцах, в которой различным стадиям цикла гидролиза АТФ поставлены в соответствие структурные состояния S1 и его комплексов с актином, хорошо описывает изменения интенсивности основных рентгеновских рефлексов в изометрически сокращающихся мышечных волокнах.

Список опубликованных работ
1.Кубасова Н. А., Цатурян А. К. Молекулярный механизм работы актин-миозинового мотора в мышце. // Успехи биологической химии. – 2011. – Т. 51. – С. 233-282.

2.Tsaturyan A. K., Bershitsky S. Y., Koubassova N. A., Fernandez M., Narayanan T., Ferenczi M. A. The fraction of myosin motors that participate in isometric contraction of rabbit muscle fibers at near-physiological temperature. // Biophys. J. – 2011. – V. 101. – P. 404-410.

3.Bershitsky S. Y., Koubassova N. A., Bennett P. M., Ferenczi M. A., Shestakov D. A., Tsaturyan A. K. Myosin heads contribute to the maintenance of filament order in relaxed rabbit muscle. // Biophys. J. – 2010. – V. 99. – Р. 1827-1834.

4.Воротников А. В., Кубасова Н. А., Цатурян А. К. Молекулярный мотор мышц. // Природа. – 2010. – №.4. – С. 29-36.

5.Кубасова Н. А., Бершицкий С. Ю., Цатурян А. К. Математическая модель механических ответов сокращающихся мышечных волокон на скачки температуры. // Биофизика. – 2009. – Т. 54. – С. 718-725.

6.Кубасова Н. А., Бершицкий С. Ю., Ferenczi M. A., Панин П., Нараянан T., Цатурян A. K. Рентгенодифракционные измерения осевых перемещений миозиновых головок в мышце во время силогенерации, вызванной скачком температуры. // Молек. Биол. – 2009. – T. 43 – C. 689-699.

7.Bershitsky S. Y., Ferenczi M. A., Koubassova N. А., Tsaturyan A. K. Insight into the actin-myosin motor from x-ray diffraction on muscle. // Frontiers in Bioscience. - 2009. - V. 14. - P. 3188-3213.

8.Кубасова Н. А. Оценка моделей тонкой нити cаpкомеpа по pентгеногpаммам pаccлабленной мышцы кpолика под малыми углами. // Биофизика. - 2008. - T. 53. - C. 936-942.

9.Koubassova N. A., Bershitsky S. Y., Ferenczi M. A., Tsaturyan A. K. Direct modelling of X-ray diffraction pattern from contracting skeletal muscle. // Biophys. J. - 2008. - V. 95. - P. 2880-2894.

10.Ferenczi M. A., Bershitsky S. Y., Koubassova N., Siththanandan V., Helsby W. I., Panine P., Roessle M, Narayanan T., Tsaturyan A. K. The ‘roll and lock’ mechanism of force generation by myosin II in muscle. // Structure. -2005. - V. 13. - P. 131-141.

11.Bershitsky S. Y., Tsaturyan A. K., Koubassova N., Narayanan T., Roessle M, Ferenczi M. A. Strong binding of myosin heads stretches and twists actin helix. // Biophys. J. - 2005. - V. 88. - P. 1902-1910.

12.Reconditi M, Koubassova N., Linari M, Dobbie I., Narayanan T., Diat O., Piazzesi G., Lombardi V., Irving M. The conformation of myosin head domains in rigor muscle determined by X-ray interference. // Biophys. J. -2003. - V. 85. - P. 1098-1110.

13.Piazzesi G., Reconditi M, Koubassova N., Decostre V., Linari M, Lucii L., Lombardi V. Temperature dependence of the force-generating process in single fibres from frog skeletal muscle. // J. Physiol. - 2003. - V. 549. - P. 93-106.

14.Koubassova N.A., Tsaturyan A. K. Direct modeling of x-ray diffraction pattern from skeletal muscle in rigor. // Biophys. J. - 2002. - V. 83. - P. 1082-1097.

15.Linari M, Piazzesi G., Dobbie I., Koubassova N., Reconditi M, Narayanan T., Diat O., Irving M, Lombardi V. Interference fine structure and sarcomere length dependence of the axial X-ray pattern from active single muscle fibers. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA - 2000. - V. 97. - P. 7226-7231.

16.Piazzesi G., Koubassova N., Irving M, Lombardi V. On the working stroke elicited by steps in length and temperature. // Adv. Exp. Med. Biol. - 1998. -V. 453.-P. 259-264.

17.Dobbie I., Linari M, Piazzesi G., Reconditi M, Koubassova N., Ferenczi M. A., Lombardi V., Irving M. Elastic bending and active tilting of myosin heads during muscle contraction. // Nature. - 1998. - V. 396. - P. 383-387.

18.Linari M, Dobbie I., Reconditi M, Koubassova N., Irving M, Piazzesi G., Lombardi V. The stiffness of skeletal muscle in isometric contraction and rigor: the fraction of myosin heads bound to actin. // Biophys. J. - 1998. - V. 74.-P. 2459-2473.