Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН

Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов. Межмолекулярные взаимодействия, механизмы внутримолекулярной передачи функциональных сигналов в белковых и белок-лигандных комплексах.

1. Построена физическая модель скорость-стимулирующей вибрации (rate-promoting vibration (RPV))  при действии фермента, в которой предполагается, что источником вибрации является осциллирующее электрическое поле, производимое долгоживущими локализованными колебательными модами во вторичной структуре белка. Оценена сила взаимодействия RPV с координатой реакции и показано, что эффект ускорения  реакции может достигать 7 - 8  порядков. (2004-2006).
2. Разработана методика применения метода Броуновской динамики для изучения диффузионно - контролируемых реакций взаимодействия белков (димеризация, образование комплексов фермент-ингибитор) и формирования фермент-субстратных комплексов в электростатическом поле микроокружения (2004-2007).
3. Установлены основные механизмы действия микроокружения (микрогетерогенные системы на основе амфифильных соединений синтетического и природного происхождения) в катализе реакций гидролитического расщепления пептидных и сложноэфирных связей. (2000-2006).
4. Для полипептидов с различным химическим строением боковых групп и типом вторичной структуры впервые охарактеризованы структура гидратной оболочки и механизмы ее модификации в присутствии апротонных органических растворителей. Показана роль слабых водородных связей типа С – H···O и С – H···N в стабилизации структуры гомополипептидов, различающихся структурой аминокислотных остатков (полярностью, длиной и реакционной способностью боковых групп), в комплексах с водой и апротонными растворителями. (2008 – 2011).
5. Определен механизм внутримолекулярной передачи сигнала в молекуле белка при связывании эффектора, который  заключается в коррелированном изменении взаимодействий и подвижности аминокислотных остатков белка (на примере карбогидрат-связывающих белков галектин-1 и галектин-7). (2009 – 2010). (Результат  включен в перечень основных достижений РАН 2010 года).
6. Установлено, что основными факторами регуляции активности липазы Candida rugosa в микрогетерогенных системах на основе амфифильных соединений являются изменение структуры фермента и состояния коллоидной системы, образованной субстратом. Предложена модель регуляции активности липазы Candida rugosa в растворах солей желчных кислот, основанная на мицеллярном каталитическом эффекте - изменении микроокружения субстрата и его доступности активному центру фермента. (2010 - 2012).
7. Установлено, что изменения вторичной структуры и ассоциативных свойств бета-казеина в водно-этанольных растворах определяются структурой растворителя, которая зависит от его состава и температуры. Содержание элементов вторичных структур и размеры мицелл бета-казеина коррелируют с концентрационными границами существования различных микрогетерогенных структур в смешанном растворителе. В отличие от существующего мнения о спирализации бета-казеина при высоких температурах, достоверно установлено, что увеличение температуры приводит к росту содержания неупорядоченной структуры. (2010 - 2012).
8. Показано защитное действие бета-казеина, направленное на торможение процесса агрегации и сохранение частичной функциональной активности белков (алкогольдегидрогеназа, каталаза, иммуноглобулин G). Показано, что шапероноподобная активность рекомбинантных бета-казеинов существенно зависит от места локализации введенного цистеинового остатка и структурного состояния белка. (2010 - 2012).
9. Показано, что при образовании комплекса трипсин-ингибитор изменяется амплитуда флуктуаций функционально важных петель белка, обеспечивая тем самым перераспределение энергии между аминокислотными остатками его полипептидной цепи. Показано, что субстрат усиливает корреляцию между движением аминокислотных остатков активного центра и остатков субстрат-связывающего кармана. (2012-2013). (Вошло в отчетный доклад РАН за 2012 год.)